La domanda dei consumatori spinge continuamente l'industria elettronica a progettare dispositivi più piccoli. Ora i ricercatori di A*STAR hanno utilizzato un modello teorico per valutare il potenziale dei cavi elettrici realizzati con catene polimeriche che potrebbero aiutare con la miniaturizzazione.

Poiché i circuiti integrati al silicio convenzionali raggiungono il loro limite di dimensione inferiore, sono necessari nuovi concetti come l'elettronica molecolare, l'uso di componenti elettronici costituiti da blocchi molecolari. Shuo-Wang Yang dell'A*STAR Institute of High Performance Computing insieme ai suoi colleghi e collaboratori, stanno utilizzando la modellazione al computer per progettare cavi elettrici fatti di catene polimeriche.

"È stato un obiettivo di lunga data realizzare fili molecolari conduttivi su semiconduttori tradizionali o substrati isolanti per soddisfare la continua richiesta di miniaturizzazione nei dispositivi elettronici, " spiega Yang.

I progressi sono stati ritardati nell'identificazione di molecole che conducono elettricità e si legano ai substrati. "Le strutture con gruppi funzionali che facilitano un forte assorbimento superficiale mostrano tipicamente una scarsa conduttività elettrica, perché i portatori di carica tendono a localizzarsi in questi gruppi, " Aggiunge.

Il team di Yang ha applicato la teoria del funzionale della densità a un approccio in due fasi per la sintesi di catene polimeriche lineari su una superficie di silicio1, 2. "Questa teoria è il miglior metodo di simulazione per scoprire il meccanismo alla base delle reazioni chimiche a livello atomico ed elettronico. Può essere utilizzato per prevedere i percorsi di reazione per guidare i ricercatori, "dice Yang.

Il primo passo è la crescita autoassemblata di singoli monomeri sulla superficie del silicio. Il team di Yang ha studiato diversi potenziali monomeri tra cui, più recentemente, un tiofene sostituito alchene1 e un anello benzenico simmetrico con tre alchini attaccati2. Il secondo passaggio è la polimerizzazione dei monomeri legati aggiungendo un radicale al sistema.

Secondo i calcoli, questi polimeri legati sono semiconduttori nel loro stato naturale. "Abbiamo introdotto alcuni buchi, come difetti atomici, ai fili per spostare i livelli di Fermi e renderli conduttivi, "Spiega Yang.

Il team ha quindi studiato le strutture a banda elettronica di ciascun componente prima e dopo il tethering e la polimerizzazione; trovando scarso trasferimento di carica tra i fili molecolari e le superfici di silicio. "I polimeri innestati sulla superficie e i substrati sottostanti sembrano indipendenti l'uno dall'altro, che è un modello ideale di un filo molecolare conduttivo su un substrato semiconduttore tradizionale, "dice Yang.

"La nostra scoperta fornisce una guida teorica alla fabbricazione di fili molecolari ideali su superfici semiconduttrici tradizionali, " aggiunge. Il team ha in programma di estendere il proprio lavoro per studiare analoghi 2D di queste catene polimeriche 1D che potrebbero funzionare come uno strato metallico nei dispositivi elettronici molecolari.