Investigadores de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), el Instituto de Física de la Materia Condensada (IFIMAC) y el IMDEA Nanociencia han conseguido aislar y medir la resistencia eléctrica de una cadena individual de un polímero metal-orgánico. El trabajo demuestra que dichas cadenas se pueden preparar fácilmente desde los precursores en fase líquida y que la corriente medida a través de las mismas sobrepasa la del resto de cables moleculares conocidos hasta la fecha.
Los cables moleculares son componentes esenciales para la futura nanoelectrónica. Sin embargo, la preparación de moléculas individuales capaces de conducir corriente eléctrica a largas distancias representa todavía un gran desafío.
Lo que han conseguido los investigadores de la UAM es, en primer lugar, preparar de forma sencilla fibras y cadenas individuales, que tienen aproximadamente 1 nm de diámetro, de polímeros metal-orgánicos MMX, consistentes en secuencias quasi-unidimensionales de átomos de haluros (X) que unen subunidades basadas en dos iones metálicos (MM) conectados por ligandos orgánicos, obteniéndolas de forma directa desde fase líquida. Y en segundo lugar, medir sus propiedades de conducción eléctrica hasta distancias superiores a 250 nm, lo que supone las mayores distancias para las que se ha medido corriente en cables moleculares al nivel de molécula individual.
En las medidas realizadas se ha podido cuantificar la resistencia eléctrica a lo largo de una cadena formada por tan solo una o dos moléculas, observando una dependencia exponencial de la misma. Los cálculos teóricos basados en su estructura de bandas predicen una conductancia eléctrica todavía más alta que la medida experimentalmente. Pero la realidad es que durante la formación de las cadenas se originan defectos estructurales. Los cálculos teóricos realizados en este trabajo incluyendo los defectos, principalmente vacantes de átomos de iodo a través de los cuales tiene que circular la corriente, reproducen el comportamiento exponencial observado, que se atribuye a localización de Anderson (una mayor dificultad en el movimiento de los electrones debido a la interferencia que producen los defectos).
Los resultados de este trabajo postulan las cadenas de polímeros MMX como candidatos a futuros cables moleculares, poniendo de relieve el papel que juegan los defectos en las propiedades de transporte de cables unidimensionales y su importancia para la electrónica molecular.
Representación de la medida de corriente en una cadena de polímero MMX. La parte superior, de tono más claro, corresponde a un primer electrodo de oro del cual sale la cadena. Para medir la corriente a lo largo de la misma se ha usado como segundo electrodo móvil una punta metalizada de microscopía de fuerzas atómicas
Referencia bibliográfica:
Pablo Ares, Pilar Amo-Ochoa, José M. Soler, Juan José Palacios, Julio Gómez-Herrero y Félix Zamora. High Electrical Conductivity of Single Metal–Organic Chains. Advanced Materials. 2018. DOI: 10.1002/adma.201705645
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201705645