Approfondimenti

 

Una nuova molecola di sintesi rivela eccezionali proprietà elettroniche. Questo è stato il risultato di uno studio condotto dai ricercatori della Université catholique de Louvain (Belgio).

Molecola diamante

 

Nel campo dell’elettronica, la ricerca continua della miniaturizzazione ci sta spingendo verso la creazione di dispositivi che stanno diventando sempre più piccoli e più efficienti. Tuttavia il silicio, il componente base per la maggior parte di questi dispositivi che hanno provocato una vera rivoluzione nel campo dell’elettronica, inizia a rivelare i suoi limiti fisici. Sostanzialmente, più piccolo è il “sistema” di silicio, più difficile diventa controllarlo. Il punto di svolta è stato raggiunto quando gli scienziati hanno iniziato a cercare materiali alternativi più adatti per i formati miniaturizzati.

Una delle risposte a questa sfida, è sicuramente l’elettronica molecolare. Da qualche parte tra la chimica, l’elettronica e la scienza dei materiali, questo dominio si propone di utilizzare le molecole, in particolare le molecole organiche, con particolari caratteristiche elettroniche. Come tale, una singola molecola potrebbe rappresentare un componente elettronico come un transistor o un diodo. Questo nuovo tipo di elettronica richiede quindi la sintesi di nuove molecole o assemblaggi ibridi per nuove e/o migliorate proprietà.

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In collaborazione con l’Università di Stanford della California, due gruppi di ricerca UCL (University College London) sono riusciti a studiare e comprendere le caratteristiche elettroniche di una molecola di nuova sintesi, composta da due forme di carbonio: Fullerene (C60) e un nano aggregato di diamante.

Lo studio ha rivelato eccezionali proprietà elettroniche per questa molecola, dato che conduce energia elettrica in una direzione, ma non nel senso opposto. In altre parole, ha lo stesso comportamento di un diodo, ma con le dimensioni di una molecola, ovvero pochi nanometri. Queste misurazioni, eseguite con la partecipazione del Prof. Sorin Melinte (ICTM, UCL) sono state operate grazie ad una tecnica di manipolazione atomica che è praticamente la zona esclusiva mondiale di competenza dei ricercatori di Stanford attraverso un potente microscopio ad effetto tunnel che consente di condurre corrente elettrica attraverso una singola molecola.

Dopo la scoperta delle proprietà elettroniche particolarmente promettenti di questa molecola, il team di professori JeanChristophe Charlier e Sorin Melinte, ha modellato queste proprietà al fine di comprendere il motivo per cui la corrente scorre solo in un senso e non nell’altro. Tecniche di simulazione digitale basate sulla meccanica quantistica, hanno consentito la comprensione di questo fenomeno da un punto di vista teorico. Dopo essere stata elaborata una teoria dal dottor Andres Botello Mendez, responsabile del FNRS, questa modellazione può essere utilizzata fin da subito per prevedere il comportamento elettronico di altre molecole di questo tipo.

Le prospettive a lungo termine di queste scoperte non solo forniscono nuove opportunità di miniaturizzazione per i futuri computer, tablet e altri dispositivi elettronici, ma anche per i dispositivi “verdi” ovvero a base di molecole organiche.

 

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