Un diodo hecho con una sola molécula

Miniaturizar la electrónica ha sido durante décadas uno de los objetivos más importantes para todos los expertos en esta rama. La idea de desarrollar componentes funcionales a escala molecular presenta múltiples desafíos, y los prototipos creados hasta aquí sufrieron serias limitaciones, sin embargo, un equipo de investigadores estacionado en la Universidad Columbia ha dado forma a un diodo de una sola molécula con un rendimiento 50 veces superior al observado en diseños previos.

La primera válvula electrónica nació en 1904, que al mismo tiempo fue el primer diodo termoiónico. Pero el concepto de diodo es aún más antiguo. Karl Ferdinand Braun descubrió la llamada «conducción unilateral» de los cristales en 1874 (lo que le permitió patentar el cristal rectificador 25 años más tarde), y Frederick Guthrie exploró la teoría del diodo termoiónico un año antes. Ha pasado poco más de un siglo, y creo que ninguna de aquellas mentes brillantes hubiera podido imaginar el nivel de calidad, precisión y rendimiento que alcanzaría la electrónica. Ni siquiera es necesario viajar tan atrás: Con sólo trasladar un smartphone treinta años al pasado, tendríamos un superordenador en el bolsillo. En la actualidad, los expertos se encuentran desarrollando diferentes métodos para pulverizar los límites de la miniaturización, que afectan a una enorme cantidad de elementos, incluyendo la Ley de Moore y la creación de sistemas más veloces. Sin embargo… la historia de la electrónica «moderna» comenzó con un diodo.

Con eso en mente, no nos sorprende ver que el extraordinario avance de un grupo de investigadores estacionado en la Universidad Columbia también se enfoque sobre un diodo. El primer aspecto para destacar es que se trata de un diodo formado por una sola molécula. De acuerdo a Latha Venkataraman, profesora de física aplicada, la creación de un diodo molecular funcional es una especie de Santo Grial que muchos han buscado desde la publicación del concepto por Arieh Aviram y Mark Ratner en 1974. La asimetría es un aspecto fundamental para su construcción, y los proyectos moleculares previos lograron imitar varias propiedades, pero siempre han sufrido de una relación de rectificación bastante baja. Los investigadores de Columbia lograron cambiar esto por completo ya que su diodo es capaz de trabajar con una intensidad eléctrica de 0.1 microamperios, un valor 50 veces mejor que los diseños moleculares anteriores.

¿Cómo corrigieron los problemas de asimetría? Con la ayuda del grupo a cargo del profesor Luis Campos (también de Columbia) y el grupo de Jeffrey Neaton en la UC Berkeley, los expertos crearon una «asimetría ambiental» envolviendo a la molécula en una solución iónica, y aplicaron electrodos hechos de oro para conectarla. ¿Qué sigue ahora? Estudiar más de cerca la física relacionada a este diodo, y optimizar la relación de rectificación. Aún estamos muy lejos de una aplicación comercial, pero la tecnología existe. Hay que darle tiempo.