Investigadores del Laboratorio Quantum Transport (QT-Lab) de la Universidad de Alicante (UA) han desarrollado un preciso método para medir distancias a escala nanométrica a temperatura ambiente, hallazgo que abre una 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, aspecto que contribuye a ampliar el conocimiento actual sobre el transporte electrónico.
El trabajo, publicado en la revista Physical Review Materials, “sienta nuevas bases para la electrónica del futuro”, como lo define el autor principal del trabajo e investigador del Departamento de Física de la UA, Carlos Sabater.
A una temperatura de -269 °C, el oro es el único elemento, 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.
“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 clave 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 líder en la investigación de la materia condensada y la electrónica molecular, combinando dos técnicas: la microscopía de efecto túnel (STM, por sus siglas en inglés Scanning Tunneling Microscope) y la de unión de ruptura mecánicamente controlable (MCBJ, por sus siglas en inglés 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.
Referencia bibliográfica
J. P. Cuenca, T. de Ara, A. Martinez-Garcia, E. Guzman, and C. Sabater. Electronic transport in three-atom-thick gold nanocontacts: Revealing atomic geometries and applications (2026). Physical Review Materials. DOI.
Fuente: UA