Nuevo método para medir distancias a escala nanométrica a temperatura ambiente

Unos científicos han ideado un nuevo método para medir distancias a escala nanométrica a temperatura ambiente, logro que abre una nueva ventana a la experimentación en electrónica molecular. Además, han identificado por primera vez la existencia de estructuras de oro de tres átomos de espesor en nanocontactos, lo que contribuye a ampliar el conocimiento actual sobre el transporte electrónico.

El equipo de científicos lo han integrado, entre otros, Juan Pablo Cuenca, Andrés Martínez y Carlos Sabater, de la Universidad de Alicante (UA), en la Comunidad Valenciana, España.

Esta innovación, en palabras de Sabater, sienta nuevas bases para la electrónica del futuro.

A una temperatura de 269 grados centígrados bajo cero, el oro es el único elemento químico, junto al platino y el iridio, que, al ser estirado, forma pequeñas cadenitas atómicas que ayudan a calibrar los experimentos de electrónica molecular. Durante este proceso, el equipo de la UA demostró en 2020 la existencia de contactos de oro formados por uno o dos átomos de espesor. Sin embargo, en el actual trabajo, los investigadores han confirmado que existen configuraciones geométricas de tres átomos de grosor incluso bajo condiciones de temperatura ambiente.

Estructuras de átomos de oro. (Imagen: Andrés Martínez / Universitat d’Alacant. CC BY-SA)

“Gracias a técnicas experimentales avanzadas que permiten estirar y romper de forma controlada un hilo metálico extremadamente fino, simulaciones y cálculos de primeros principios, hemos desenmarañado la estructura y geometría de cables atómicos de oro”, añade Sabater. Comprender cómo se comportan estructuras tan diminutas como los átomos es imprescindible para diseñar dispositivos electrónicos cada vez más pequeños, eficientes y precisos.

Además del descubrimiento de estas configuraciones, los investigadores han podido desarrollar un inédito y preciso sistema de calibración atómica a temperatura ambiente que ya ha sido probado en laboratorios de Holanda, Bélgica y Alemania. “Calibrar sistemas nanométricos es muy difícil si no cuentas con equipamientos de millones de euros o trabajas a bajas temperaturas. Poder hacerlo a temperatura ambiente es una gran ventaja para avanzar en nuevos sistemas de electrónica molecular sin necesidad de grandes instalaciones”, destaca el investigador de la UA.

En este sentido, el Laboratorio QT-Lab de la UA es el único de España que ocupa una posición de liderazgo en la investigación de la materia condensada y la electrónica molecular, combinando dos técnicas: la microscopía de efecto túnel (STM, por las siglas en inglés de Scanning Tunneling Microscope) y la de unión de ruptura mecánicamente controlable (MCBJ, por las siglas en inglés de Mechanically Controllable Break Junction), esta última utilizada en no más de una decena de centros a nivel mundial.

Por otro lado, Carlos Sabater también ha impulsado el diseño de instrumental de bajo coste mediante la impresión 3D. “Para poder explorar en ciencia y, en particular, en el campo de la electrónica molecular, muchas veces no se comercializa el instrumental necesario o tiene un coste demasiado elevado, por lo que en la UA nos hemos especializado en crear nuestro propio material de trabajo”, señala el investigador.

El estudio se titula “Electronic transport in three-atom-thick gold nanocontacts: Revealing atomic geometries and applications” Y se ha publicado en la revista académica Physical Review Materials. (Fuente: Universitat d’Alacant)