Il picene mostra il proprio potenziale per i computer molecolari

L’emergente campo dell’elettronica molecolare potrebbe portare la nostra definizione di portabile ad un livello successivo, permettendo la costruzione di piccoli circuiti elettronici da componenti molecolari. In questi dispositivi ad alta efficienza, le singole molecole potrebbero assumere il ruolo attualmente svolto da componenti relativamente ingombranti come fili, resistenze e transistor.

Un team di ricercatori provenienti da cinque università tra Giappone e Taiwan ha identificato in una una molecola chiamata ‘picene’ un potenziale candidato per essere utilizzato nella elettronica di piccole dimensioni. In un articolo, pubblicato il 16 settembre su The Journal of Chemical Physics, vengono presentate le proprietà strutturali ed elettroniche che caratterizzano un sottile strato di picene depositato su una superficie d’argento, dando dimostrazione del potenziale che la molecola potrebbe avere per le future applicazioni elettroniche.

La molecola sorella del picene, il pentacene, è stata ampiamente studiata a causa della sua elevata mobilità di trasporto, ovvero la sua capacità di trasmettere rapidamente gli elettroni, una proprietà fondamentale per l’elettronica su scala nanometrica. Ma il pentacene, che è fatto di cinque molecole di benzene uniti in una linea, si rompe in condizioni ambientali normali.
All’interno del picene, questi stessi cinque anelli di benzene sono legati insieme in una forma di “W”. Questo semplice cambiamento nella struttura altera le proprietà della molecola: il picene mantiene la stessa elevata mobilità di trasporto del pentacene, ma è chimicamente più stabile e quindi più adatto per le applicazioni pratiche.

Per studiare le proprietà del picene su un sub-strato metallico, come sarebbe nel caso di un dispositivo elettronico, i ricercatori hanno depositato un singolo strato di molecole di picene su una superficie di argento. Poi, tramite un microscopio ad effetto tunnel che consente di visualizzare le superfici a livello atomico, hanno esaminato da vicino l’interfaccia tra il picene e l’argento.
Il ricercatore dell’Università di Tokyo Yukio Hasegawa sostiene che studi precedenti avevano mostrato una forte interazione tra il pentacene con le superfici metalliche, “abbiamo scoperto che il picene a forma di zig-zag si trova praticamente solo sull’argento”. Le interazioni tra le molecole possono alterare la loro forma e quindi il loro comportamento, ma la debole connessione tra il picene con la superficie d’argento lasciano intatte le sue proprietà.
Hasegawa ha poi aggiunto che: “La debole interazione è vantaggiosa per le applicazioni molecolari in elettronica perché la variazione delle proprietà del sottile film molecolare presente sull’argento è trascurabile e quindi le proprietà originali della molecola possono essere conservate”.

Un circuito vincente richiede una forte connessione tra i componenti elettronici – se un filo è spezzato, gli elettroni non possono fluire. Secondo Hasegawa, le deboli interazioni tra il picene e l’argento permettono di depositarlo direttamente sulla superficie senza bisogno di interporre uno strato stabilizzatore; questa qualità è “essenziale per realizzare un contatto di alta qualità tra elettrodi metallici”.

Poiché il picene mostra la sua elevata mobilità di trasporto quando viene esposto all’ossigeno, i ricercatori sperano di studiare queste sue proprietà sotto diversi livelli di esposizione in atmosfera d’ossigeno, per chiarire quale sia il meccanismo molecolare dietro questo comportamento.


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