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Un paso más hacia la electrónica autoensamblable

La Universidad de Copenhague utiliza jabón para crear estructuras que se auto-construyen


Alumnos de primer año de la Universidad de Copenhague, dirigidos por un profesor, han conseguido crear estructuras auto-ensamblables similares a los componentes electrónicos mezclando sustancias químicas con jabón. Aunque las moléculas creadas no tienen ninguna funcionalidad, es un paso importante hacia la electrónica auto-ensamblable.





El profesor Thomas Sørensen. Imagen: Jacob Helbig. Fuente: Universidad de Copenhague.
El profesor Thomas Sørensen. Imagen: Jacob Helbig. Fuente: Universidad de Copenhague.
Cuando los investigadores sueñan con la electrónica del futuro, más o menos se imaginan verter líquidos en un vaso, agitarlos y decantar una computadora sobre la mesa. Este campo de investigación se conoce como la electrónica molecular auto-ensamblable. Pero conseguir sustancias químicas que se auto-ensamblen en componentes electrónicos es tan complicado como parece.

Ahora, un grupo de investigadores ha publicado un avance significativo en este campo. El grupo está formado por estudiantes de primer año de nanociencia de la Universidad de Copenhague (Dinamarca), dirigidos por el profesor Thomas Just Sørensen. Los resultados se han publicado en la revista ChemNanoMat.

"Se trata de un claro paso adelante hacia la electrónica autoensamblable. Mediante la mezcla de soluciones de las sustancias adecuadas, construimos automáticamente estructuras que, en principio, podrían haber sido células solares o transistores", señala Sørensen en la nota de prensa. "Es más, se construyen de la misma forma que la naturaleza construye cosas tales como las membranas celulares ", añade.

La electrónica se produce normalmente juntando componentes sobre una oblea de silicio y luego eliminando todos los trocitos que no forman parte del componente electrónico. Esto se llama "producción de arriba hacia abajo".

La electrónica molecular permite la producción de transistores, resistencias, pantallas LED, células solares y así sucesivamente, utilizando métodos basados ​​en la química. En principio, esto significa que la electrónica pueden llegar a ser más pequeña, más barata y más flexible, así como ambientalmente sostenible.

Pero mientras que uno puede dibujar un circuito integrado en el silicio, los componentes moleculares deben auto-organizarse en las estructuras correctas. Esto es un obstáculo importante en el desarrollo de métodos en los que las moléculas se unan y auto-organicen de tal manera que se pueden localizar de nuevo, según Sørensen.

"Tener un montón de transistores no es de gran ayuda, si no se sabe cómo se encienden. No se pueden combinar de manera que funcionen, y no se sabe a qué extremo conectar la corriente eléctrica."

El secreto
 
El secreto detrás del avance es... el jabón. Los componentes moleculares que hacen posible la electrónica de autoensamblaje son agentes antifúngicos utilizados en varios desinfectantes, cremas y cosméticos. Estos limpiadores matan a los hongos perturbando las estructuras de sus membranas celulares. Esta misma capacidad se puede utilizar para crear orden entre componentes moleculares.
 
Sørensen y sus estudiantes experimentaron vertiendo una avalancha de diversos jabones, lavavajillas y detergentes en polvo junto con sustancias químicas similares a las de los componentes electrónicos. Las mezclas se vertieron sobre placas de vidrio con el fin de investigar si los "componentes" eran organizados por los diferentes productos de limpieza. Y así fue, dice Sørensen.
 
"Nuestros productos electrónicos de autoensamblaje son un poco como poner capas de pastel, crema pastelera y glaseado en una licuadora y hacer que todo se salga de la licuadora como un pastel de capas perfectamente formado", dice.

Futuro

A largo plazo, estos nuevos descubrimientos abren la puerta al desarrollo de potentes y económicas instalaciones de energía solar, así como a la mejora de las tecnologías de pantalla. Dicho esto, las moléculas utilizadas en el experimento no tienen ninguna funcionalidad electrónica. "Si la tuvieran estaríamos en la portada de Science", explica Sørensen. De todos modos, tiene confianza en conseguirlo.

"Hemos sido capaces de obtener una estructura simplemente mezclando las sustancias adecuadas. Incluso sustancias al azar fueron capaces de organizarse bien, y en capas, de modo que ahora tenemos un control completo sobre el lugar donde están las moléculas, y en qué dirección están orientadas. El siguiente paso es incorporar la funcionalidad a las capas ", dice Sørensen.

Los coautores del artículo son todos estudiantes de nanociencia de primer año de la Universidad de Copenhague, gracias a una reestructuración del programa de nanociencia. A los estudiantes se les pide para que diseñen, realicen y analicen una serie de experimentos.

Referencia bibliográfica:

Marco Santella et al.: Template-Guided Ionic Self-Assembled Molecular Materials and Thin Films with Nanoscopic Order. ChemNanoMat (2015). DOI: 10.1002/cnma.201500064


Miércoles, 19 de Agosto 2015
Universidad de Copenhague/T21
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