Nuevos nanomateriales: Nanohilos derivados de Polímeros de

Nuevos nanomateriales: Nanohilos derivados de Polímeros de Coordinación.
El grupo de investigación dirigido por Félix Zamora, del Departamento de Química Inorgánica
de la Universidad Autónoma de Madrid, en colaboración con el grupo de Julio Gómez del
Departamento de Física de la Materia Condensada, pretende organizar polímeros inorgánicos
conductores en superficies, con el fin de preparar nanocircutos basados en estas moléculas.
En un trabajo publicado por este grupo, se han aislado y caracterizado morfológica y
espectroscópicamente en superficie estas moléculas confirmando que mantienen su integridad
estructural respecto al material de partida después de procesarlas.
La tendencia hacia la miniaturización en múltiples campos de la tecnología, entronca con la
necesidad del desarrollo de la nanotecnología. En particular, en aspectos relacionados con la
electrónica hay que señalar que los chips que utilizan nuestros ordenadores se están
fabricando ya con resoluciones que rozan el límite de lo que resulta físicamente posible para
transistores de efecto de campo basados en silicio (procesador Intel Core2 Duo ca. 65 nm).
Llegados a este punto los métodos hacia lo más pequeño denominados descendentes (de lo
grande a lo pequeño) basados, esencialmente, en técnicas litográficas dejarán de ser útiles
pues se habrá llegado al límite de lo que se ha denominado “la tecnología del silicio”. La única
alternativa para fabricar circuitos más pequeños, nanocircuitos, es la de organizar moléculas
conductoras para dar paso a la electrónica molecular. Los métodos basados en el ensamblaje y
organización de moléculas se denominan ascendentes (de lo pequeño a lo grande o “bottomup”). En este sentido, si se utilizan moléculas “inteligentes” capaces de reconocerse y autoensamblarse para auto-organizarse se llegará al desarrollo de la electrónica molecular: el
nanocircuito. Estos conceptos son la base de lo que se ha denominado “Química
Supramolecular”. La construcción del futuro nanocircuito requiere como elemento esencial los
“nanohilos” o los “hilos moleculares” (moléculas relativamente largas capaces de conducir
corriente eléctrica). De entre los múltiple candidatos a hilos moleculares hay dos que destacan
por su complementariedad: por un lado los famosos Nanotubos de carbono y por el otro el
ADN. Los primeros son excelentes conductores eléctricos, pero presentan problemas, su
funcionalización, que les dificulta su auto-ensamblaje posterior. El ADN, por el contrario,
podemos organizarlo casi “a la carta”, pero en este caso la molécula no es un buen conductor
eléctrico.
Figura: Representación artística de un hilo
molecular sobre una superficie de oro, con
una punta de AFM escaneando la superficie
y un haz de luz que simula la
caracterización espectroscópica.
Unidad de Cultura Científica de la Universidad Autónoma de Madrid
Campus de Cantoblanco - C/ Einstein, 3 - 28049 MADRID
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Ante esta disyuntiva el grupo de investigación de Félix Zamora se ha propuesto utilizar como
hilos moleculares lo que se denominan “polímeros de coordinación”, una opción intermedia
entre estos dos casos extremos. A diferencia de los polímeros orgánicos clásicos basados en
la repetición de monómeros orgánicos, los polímeros de coordinación presentan una secuencia
fragmento metálico-compuesto orgánico: (-M-L-M-L-)n. Esto hace que estos polímeros
presenten características fisico-químicas bastante distintas a los polímeros orgánicos.
En los primeros trabajos de este grupo se han puesto a punto métodos de procesado
de los polímeros de coordinación que han permitido aislarlos y caracterizarlos
morfológicamente en superficie como moléculas “individuales”. Esta caracterización se ha
llevado a cabo utilizando microscopios de campo cercano que son capaces de acceder a esa
escala tan pequeña (AFM y STM). Sin embargo, hasta este trabajo, publicado en Chemical
Communications (ChemCommun. (2008) 945-947), no se ha podido verificar que esos hilos
moleculares mantenían la integridad química respecto al material de partida (sin procesar). El
uso de la espectroscopia de infrarrojos y fotoelectrónica de rayos X llevados a cabo sobre las
moléculas aisladas en superficie ha permitido corroborar este hecho. El siguiente paso es el
probar conducción en estas moléculas aisladas. Si esto se consigue se podría pensar que se
está en el camino adecuado para poder fabricar en el futuro nuevos chips de tamaño
considerablemente inferior al actual.
Referencia: E. Mateo-Martí, L. Welte, P. Amo-Ochoa, P.J. Sanz Miguel, J. Gómez-Herrero, J. A.
Martín-Gago, F. Zamora*. Direct evidence of nanowires formation from a Cu(I) coordination
polymer. ChemCommun. (2008) 945-947.
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