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Articulo de referencia

rectificador unimolecular

El hidrógeno se puede eliminar de moléculas individuales de H₂TPP aplicando un voltaje excesivo a la punta de un microscopio de efecto túnel (STAM, a); esta eliminación altera l...

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El hidrógeno se puede eliminar de moléculas individuales de H₂TPP aplicando un voltaje excesivo a la punta de un microscopio de efecto túnel (STAM, a); esta eliminación altera las curvas corriente-voltaje (I-V) de las moléculas de TPP, medidas con la misma punta STM, pasando de un comportamiento similar al de un diodo (curva roja en b) a uno similar al de una resistencia (curva verde). La imagen (c) muestra una fila de moléculas de TPP, H₂TPP y TPP. Durante el escaneo de la imagen (d), se aplicó un voltaje excesivo al H₂TPP en el punto negro, lo que eliminó instantáneamente el hidrógeno, como se muestra en la parte inferior de (d) y en la imagen de reescaneo (e). [ 1 ]

Un rectificador unimolecular es una sola molécula orgánica que funciona como rectificador ( conductor unidireccional ) de corriente eléctrica . La idea fue propuesta por primera vez en 1974 por Arieh (más tarde Ari) Aviram, entonces en IBM , y Mark Ratner , entonces en la Universidad de Nueva York . [ 2 ] Su publicación fue la primera propuesta teórica seria y concreta en el nuevo campo de la electrónica molecular (UE). Basándose en el efecto mesomérico de ciertos compuestos químicos sobre moléculas orgánicas, se construyó un rectificador molecular simulando la unión pn con la ayuda de compuestos químicos.

La molécula rectificadora que propusieron fue diseñada de manera que la conducción eléctrica en su interior se viera favorecida desde la subunidad o porción rica en electrones (donante de electrones) hacia una porción pobre en electrones (aceptor de electrones), pero desfavorecida (por varios electronvoltios ) en la dirección inversa.

Investigación

Entre 1981 y 1991, los grupos de Robert Melville Metzger, Charles A. Panetta y Daniell L. Mattern ( Universidad de Mississippi ) estudiaron numerosas moléculas rectificadoras potenciales , pero no se logró comprobar su conductividad con éxito.

Esta propuesta fue verificada en dos artículos en 1990 y 1993 por los grupos de John Roy Sambles ( Universidad de Exeter , Reino Unido ) y Geoffrey Joseph Ashwell ( Universidad de Cranfield , ahora en la Universidad de Lancaster , Reino Unido), utilizando una monocapa de tricianoquinodimetanuro de hexadecilquinolinio intercalada entre electrodos de metales diferentes ( magnesio y platino ) [ 3 ] [ 4 ] y luego confirmada en tres artículos en 1997 y 2001 por Metzger (ahora en la Universidad de Alabama ) y colaboradores, quienes utilizaron metales idénticos (primero aluminio , luego oro ). [ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]

Estos artículos utilizan monocapas de Langmuir-Blodgett (de una molécula de espesor) con un estimado de 10 14 a 10 15 moléculas medidas en paralelo. Alrededor de nueve rectificadores similares de estructura muy diferente fueron encontrados por el grupo de Metzger entre 1997 y 2006. [ 8 ] Algunos rectificadores orgánicos más basados ​​en perileno con colas de golondrina de PEG ( polietilenglicol ) han sido sintetizados en el laboratorio de Mattern por Ramakrishna Samudrala. [ 9 ] Estos rectificadores permitirían medir la rectificación con flexibilidad.

Se han estudiado moléculas individuales unidas covalentemente al oro mediante espectroscopia de efecto túnel de barrido , y algunas de ellas son rectificadores unimoleculares, estudiados como moléculas individuales, como demostraron los grupos de Luping Yu ( Universidad de Chicago ) y Ashwell (posteriormente en la Universidad de Lancaster , Reino Unido ).

Objetivos

La idea principal en la UE (también llamada electrónica a escala molecular) es que las moléculas "electroactivas" diseñadas adecuadamente, de entre 1 y 3 nm de longitud, pueden reemplazar los dispositivos basados ​​en silicio para reducir el tamaño de los componentes de los circuitos , lo que proporciona un aumento concomitante en las velocidades máximas de los circuitos integrados. Sin embargo, la amplificación no se había logrado hasta 2012. y las interacciones químicas entre los electrodos metálicos y las moléculas son complejas.

Referencias

  1. ↑ Zoldán, Vinícius Claudio; Faccio, Ricardo & Pasa, André Avelino (2015). "Carácter de tipo N y p de diodos de una sola molécula" . Informes científicos . 5 : 8350. Código Bib : 2015NatSR...5.8350Z . doi : 10.1038/srep08350 . PMC 4322354 . PMID 25666850 .  
  2. ↑ Aviram, Arieh; Ratner, Mark A. (1974). "Rectificadores moleculares". Chemical Physics Letters . 29 (2): 277. Bibcode : 1974CPL....29..277A . doi : 10.1016/0009-2614(74)85031-1 .
  3. ↑ Ashwell, GJ, Sambles, JR, Martin, AS, Parker, WG y Szablewski, M. (1990). "Características rectificadoras de las estructuras Mg | (C 16 H 33 -Q3CNQ LB film) | Pt". J. Chem. Soc. Chem. Commun. (19): 1374. doi : 10.1039/C39900001374 .{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  4. ↑ Martin, AS, Sambles, JR y Ashwell, GJ (1993). "Rectificador molecular". Phys. Rev. Lett . 70 (2): 218– 221. Bibcode : 1993PhRvL..70..218M . doi : 10.1103/PhysRevLett.70.218 . PMID 10053732 . {{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  5. ↑ Xu, T., Peterson, IR, Lakshmikantham, MV y Metzger, RM (2001). "Rectificación mediante una monocapa de tricianoquinodimetanuro de hexadecilquinolinio entre electrodos de oro". Angew. Chem. Int. Ed . 40 (9): 1749– 1752. doi : 10.1002/1521-3773(20010504)40:9 < 1749::AID-ANIE17490 > 3.0.CO ; 2-O . PMID 11353499 . {{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  6. ↑ Metzger, RM; Chen, B., Höpfner, U., Lakshmikantham, MV, Guillaume, D, Kawai, T., Wu, X., Tachibana, H, Hughes, TV, Sakurai, TV, Baldwin, JW, Hosch, C., Cava, MP, Brehmer, L. y Ashwell, GJ (1997). "Rectificación eléctrica unimolecular en tricianoquinodimetanida de hexadecilquinolinio". J. Am. Chem. Soc . 119 (43): 10455– 10466. Bibcode : 1997JAChS.11910455M . doi : 10.1021/ja971811e .{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  7. ↑ Metzger, RM, Xu, T. y Peterson, IR (2001). "Rectificación eléctrica mediante una monocapa de tricianoquinodimetanuro de hexadecilquinolinio medida entre electrodos de oro macroscópicos". J. Phys. Chem. B . 105 (30): 7280– 7290. doi : 10.1021/jp011084g .{{cite journal}}: CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
  8. ↑ Metzger, RM (2006). "Rectificadores unimoleculares: estado actual". Química Física . 326 (1): 176– 187. Bibcode : 2006CP....326..176M . doi : 10.1016/j.chemphys.2006.02.026 .
  9. ^ Samudrala, Ramakrishna (2008), Doctorado. tesis. Universidad de Misisipi