La electrónica molecular es un área de investigación en crecimiento donde los científicos estudian las propiedades eléctricas de las moléculas con una función programada químicamente. Las moléculas pueden funcionar como diodos, interruptores y transistores, todo con una longitud típica de pocos nanómetros. Un grupo internacional de científicos de la Universidad deBerna, la Universidad de Leiden, la Universidad Tecnológica de Delft y la Universidad de Chuo han desarrollado el primer diodo molecular conmutable.
Los diodos son componentes electrónicos básicos que conducen la corriente eléctrica en una sola dirección. Investigadores del Departamento de Química y Bioquímica de la Universidad de Berna Dr. Veerabhadrarao Kaliginedi, PD Dr. Peter Broekmann y la Universidad de Leiden Prof. Sense Jan vander Molen's Group junto con colegas de TU Delft grupo del profesor Joseph M. Thijssen y la Universidad de Chuo grupo del profesor Masa-aki Haga han demostrado el primer diodo molecular conmutable. Este diodo molecular se puede encender y apagara través de la humedad y viceversa, es un sensor de humedad a nanoescala. Los resultados ahora se han publicado en Nanotecnología de la naturaleza .
La humedad hace la diferencia
El equipo de científicos descubrió que la conductividad eléctrica de la molécula del complejo organometálico de rutenio dinuclear "2-Ru-N" depende de la humedad. En condiciones secas, la misma cantidad de corriente fluye a través de la molécula bajo voltaje positivo o negativo. Esto cambiadramáticamente en un ambiente húmedo. En ese caso, solo un voltaje positivo induce una corriente. Con esto, los investigadores han creado un circuito molecular que funciona como una combinación única de un interruptor y un diodo: un diodo molecular conmutable que se puede encendery apagado con humedad. Viceversa, la molécula sirve como un sensor de humedad basado en la estructura de una molécula específica.
Asimetría inducida por moléculas de agua
El pequeño diodo funciona mediante una asimetría causada por las moléculas de agua en la interfaz de la unión molecular. Con alrededor del 60% de humedad, las moléculas de agua se agrupan en el extremo de la capa molecular y causan un desequilibrio entre los niveles de energía en ambos lados.Esto limita fuertemente el flujo de electrones. En circunstancias secas, la simetría de la molécula no se rompe y el comportamiento del diodo desaparece.
Aplicaciones
"Todo el principio se basa en la simetría, por lo que no se aplica exclusivamente al agua", dice Sense Jan van der Molen. "En teoría, este concepto también funciona con el alcohol o los gases tóxicos, por ejemplo".el descubrimiento no solo se relaciona con la medición de la humedad en el aire. La principal ventaja asociada con los sensores basados en moléculas es su pequeño tamaño esto significa que el tamaño del dispositivo puede ser extremadamente pequeño y la capacidad de ajuste químico para diferentes aplicaciones de detección ". Si los científicos encuentran una molécula adecuadaen el futuro consiste en dos mitades simétricas con grupos funcionales acoplados enérgicamente sensibles a otros estímulos externos, al igual que "2-Ru-N", el principio también permite otros sensores, como una prueba de alcohol molecular o un detector químico tóxico o explosivo ", diceVeerabhadrarao Kaliginedi.
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Materiales proporcionado por Universidad de Berna . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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