Los científicos están construyendo un transistor de una sola molécula activado por átomos individuales

Los científicos están construyendo un transistor de una sola molécula activado por átomos individuales

Los científicos están construyendo un transistor de una sola molécula activado por átomos individuales

Un equipo internacional de científicos ha creado un transistor de efecto de campo (FET) con un canal que consta de una sola molécula. El transistor se activa y desactiva mediante la disposición de átomos individuales alrededor del canal. No es el primer transistor de una sola molécula, aunque la activación de átomos individuales es bastante nueva.

Tómese un momento para apreciar la imagen en la parte superior de la historia, capturada con un microscopio de efecto túnel (STM). En el medio hay una molécula de ftalocianina (H2Pc), una molécula grande que es la base de muchos tintes azul/verde. Alrededor del exterior, dispuestos en forma de hexágono, hay 12 átomos de indio cargados (In+1). La molécula y los átomos se asientan sobre un sustrato de arseniuro de indio.

No se entusiasme demasiado con la perspectiva de que los transistores de una sola molécula lleguen al mercado. Como sabrá, un transistor consta de algo más que un canal (la molécula) y la puerta (el hexágono de átomos). También debe haber una fuente y un desagüe. El drenaje es el sustrato de arseniuro de indio; no es grave. La fuente, sin embargo, es la punta de un STM gigante: un dispositivo criogénico del tamaño de una habitación de varios millones de libras que solo se puede encontrar realmente en institutos de investigación especializados.

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Sin embargo, dejando de lado esa advertencia, el método de activación es bastante bueno. En un transistor normal (dentro de su PC, por ejemplo), el flujo de electricidad a través del canal está controlado por el voltaje a través de la puerta. En este caso, los iones de indio cercanos alteran los niveles de energía de los electrones en la molécula H2Pc, alterando ligeramente el «paisaje potencial». Eventualmente, cuando hay suficientes iones de indio cargados cerca de la molécula, los electrones del STM pueden fluir a través de la molécula hacia el sustrato debajo: listo, un transistor.

«Creamos un cierto ‘paisaje’ de potencial electrostático en la superficie colocando [charged] átomos en una cierta geometría a través de la cual movemos la molécula en una línea fija”, dijo Stefan Fölsch, uno de los autores de la investigación, a IEEE Spectrum. Los átomos de indio se mueven alrededor del sustrato con el STM. (El STM es un dispositivo maravillosamente flexible). «En cada nueva posición, la molécula detecta un potencial electrostático diferente creado por estas puertas a escala atómica».

El trabajo principal de STM se llevó a cabo en el Paul-Drude-Institut für Festkörperelektronik (PDI) en Berlín, con otros investigadores de la Universidad Libre de Berlín (FUB), los Laboratorios de Investigación Básica NTT (NTT-BRL) en Japón y el Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos.

Física Natural2015. DOI: 10.1038/nphys3385 (Acerca de los DOI)

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