Quando i ricercatori sognano l'elettronica del futuro, sognano più o meno di versare liquidi in un bicchiere, mescolandoli insieme e travasando un computer sul tavolo. Questo campo di ricerca è noto come elettronica molecolare autoassemblante. Ma, ottenere sostanze chimiche da autoassemblare in componenti elettronici è tanto complicato quanto sembra. Ora, un gruppo di ricercatori ha pubblicato la loro scoperta nel campo. Il gruppo è composto da studenti del primo anno di nanoscienze dell'Università di Copenhagen.

Thomas Just Sørensen, professore associato presso l'Università di Copenaghen, ha guidato il progetto di ricerca. Il risultato del gruppo è stato pubblicato sulla rivista riconosciuta a livello internazionale ChemNanoMat in un articolo intitolato, "Materiali molecolari autoassemblati ionici guidati da modelli e film sottili con ordine nanoscopico". Sørensen crede che il risultato genererà nuove scoperte:

"Questo è un chiaro passo avanti verso l'elettronica autoassemblante. Mescolando soluzioni delle sostanze giuste, abbiamo costruito automaticamente strutture che in linea di principio avrebbero potuto essere celle solari o transistor. Inoltre, è che sono stati costruiti nello stesso modo in cui la natura costruisce cose come le membrane cellulari, "dice Sorensen.

I coautori di Sørensens sono gli studenti del primo anno di nanoscienze dell'Università di Copenaghen. Questa impresa impressionante è il risultato di una ristrutturazione del programma sulle nanoscienze nel 2010, da un programma strutturato su istruzioni basate sulla ricerca, a uno che utilizza la ricerca basata sull'insegnamento. Per il loro primo incarico, agli studenti è stato semplicemente chiesto di progettare, condurre e analizzare una serie di esperimenti. Da allora, il nuovo tipo di insegnamento ha perso i risultati della ricerca. Però, non è stato fino al 2013 che un risultato era pronto per essere pubblicato.

"Per noi come università, la grande novità è ovviamente che gli studenti del primo anno hanno condotto la ricerca. Ma, abbiamo ottenuto un risultato molto significativo anche nell'elettronica molecolare, " afferma Thomas Just Sørensen.

L'elettronica è normalmente prodotta in modo tale che si "disegna" i componenti su un wafer di silicio e quindi rimuove tutti i bit che non fanno parte del componente elettronico. Questa è chiamata produzione "Top-down". L'elettronica molecolare consente la produzione di transistor, resistori, schermi LED, celle solari e così via, utilizzando metodi basati sulla chimica. In linea di principio, questo significa che l'elettronica può diventare più piccola, più economico e flessibile, oltre che ecosostenibile. Ma mentre si può disegnare un circuito integrato sul silicio, i componenti molecolari devono auto-organizzarsi nelle strutture corrette. Questo è un grande ostacolo allo sviluppo di metodi in cui le molecole devono unirsi e auto-organizzarsi in modo tale da poter essere ritrovate, secondo Sørensen.

"Non aiuta avere una pila di transistor, se non sai da che parte sono rivolti. Questi non possono essere combinati in modo da farli funzionare, e non si saprà quale estremità collegare alla corrente elettrica."

Il segreto dietro la svolta è... il sapone. I componenti molecolari che rendono possibile l'elettronica autoassemblante sono agenti antifungini utilizzati in vari disinfettanti, creme e cosmetici. Questi detergenti uccidono i funghi distruggendo le strutture delle loro membrane cellulari. Questa stessa capacità può essere utilizzata per creare ordine tra i componenti molecolari. Sørensen e i suoi studenti hanno sperimentato versando una marea di vari saponi, detersivi per piatti e detersivi in ​​polvere insieme a sostanze chimiche simili a componenti. Le miscele sono state quindi versate su lastre di vetro per verificare se i "componenti" erano organizzati o meno dai vari detergenti. E ora sono stati, dice Sorensen.

"La nostra elettronica autoassemblante è un po' come mettere strati di una torta, crema pasticcera e glassa in un frullatore e facendo uscire tutto dal frullatore come una torta a strati perfettamente formata, " dice Thomas Just Sørensen.

A lungo termine, queste nuove scoperte aprono la porta allo sviluppo di impianti di energia solare potenti ed economici, così come le tecnologie dello schermo migliorate. Detto ciò, le molecole utilizzate nel programma di nanoscienza non avevano funzionalità elettroniche. "Se lo hanno fatto, saremmo stati sulla copertina di Scienza invece che in a ChemNanoMat articolo, " dice Just Sørensen. Indipendentemente da ciò, rimane fiducioso.

"Siamo riusciti a ottenere una struttura semplicemente mescolando le sostanze giuste. Anche le sostanze casuali sono state in grado di organizzarsi bene e stratificare, in modo che ora abbiamo il controllo completo su dove si trovano le molecole, e in quale direzione sono orientati. Il passaggio successivo consiste nell'incorporare funzionalità all'interno dei livelli, " afferma il Professore Associato Sørensen. È convinto che la prossima serie di sfide renderà compiti perfetti per i molti anni di studenti di nanoscienze a venire, e che come i loro coetanei attuali, questi studenti avranno anche l'opportunità di pubblicare durante il loro primo anno di studio.