Avances en los dispositivos electrónicos de moléculas individuales
Los alambres moleculares son los elementos básicos propuestos para los dispositivos electrónicos moleculares, que conectan diferentes partes de un circuito eléctrico molecular. Uno de los mayores problemas que se debe resolver para crear contactos eléctricos reproducibles y fiables es la unión de los extremos de las moléculas a los electrodos, para que los electrones puedan entrar y salir libremente del alambre. Una posible estrategia para conseguir un buen contacto eléctrico es anclar las moléculas a los electrodos. La selección adecuada de los grupos químicos involucrados en la conexión determina la estabilidad y las propiedades eléctricas de los dispositivos con moléculas individuales. En el marco del proyecto SINGLE-MOLEC-SWITCH (Developing single-molecule switches for applications in nanoscale organic devices) se observó la formación de uniones moleculares estables con grupos de contacto nunca antes utilizados (1-alquinos). Los resultados indicaron que los grupos alquino son estables y presentan alta afinidad por el oro, y ello anima a avanzar en los estudios de transporte de moléculas individuales sobre plataformas electrónicas semiconductoras. Al usar distintos tipos de electrodos semiconductores y dopantes, se pudo controlar el transporte de carga en todas las uniones. Los científicos introdujeron un nuevo método para el desarrollo de contactos eléctricos de moléculas individuales muy eficientes aprovechando los complejos de coordinación. En sustitución de los métodos costosos y lentos para modificar las moléculas de porfirina, el equipo funcionalizó dos electrodos con ligandos de piridina que se unieron al centro metálico de porfirina. Como resultado se logró una nueva configuración plana de moléculas de porfirina que forman uniones de moléculas individuales de muy larga vida útil y alta conductividad. Es muy necesario controlar la manipulación de las moléculas individuales al diseñar circuitos a escala nanométrica. Estos científicos consiguieron sintetizar un tipo singular de fotointerruptores a base de espiropirano, conocido por sus propiedades fotocromáticas. Es posible alternar reversiblemente la forma conjugada y el estado estacionario de este interruptor molecular al irradiarlo con luz. Además, es el primer interruptor de moléculas individuales que alterna dos estados por efecto de la luz pero también por una combinación de otros factores externos. Asimismo, un científico aceleró la velocidad de la reacción de los alambres moleculares individuales utilizando campos eléctricos (2016 Nature, 531, 88-91). Se trata de la primera prueba experimental de que los campos eléctricos catalizan reacciones que no son de oxidorreducción a nivel de moléculas individuales. Las moléculas controlables que forman contactos eléctricos fiables pronto se convertirán en los próximos elementos básicos, sustituyendo a los elementos de circuito micrométricos utilizados en la actualidad. Con los diminutos circuitos moleculares será posible disminuir los costes y tamaños de los dispositivos electrónicos, y ello conducirá a tecnologías revolucionarias muy beneficiosas para el medio ambiente y la asistencia sanitaria. La electrónica molecular ofrece muchas aplicaciones extraordinarias, como por ejemplo los dispositivos analíticos para la detección precoz de marcadores biológicos y compuestos químicos dañinos que alertan de la aparición de una enfermedad.
Palabras clave
Molécula individual, dispositivos electrónicos, nanoescala, interruptor molecular, SINGLE-MOLEC-SWITCH
