I ricercatori dell'Università di Osaka hanno sintetizzato fili molecolari intrecciati dello spessore di una sola molecola che possono condurre elettricità con una resistenza inferiore rispetto ai dispositivi precedenti. Questo lavoro può portare a dispositivi elettronici a base di carbonio che richiedono meno materiali tossici o metodi di lavorazione difficili.

Conduttori organici, che sono materiali a base di carbonio che possono condurre elettricità, sono una nuova entusiasmante tecnologia. Rispetto all'elettronica convenzionale al silicio, i conduttori organici possono essere sintetizzati più facilmente, e può anche essere trasformato in fili molecolari. Però, queste strutture soffrono di ridotta conducibilità elettrica, che impedisce loro di essere utilizzati in dispositivi di consumo. Ora, un team di ricercatori dell'Istituto di ricerca scientifica e industriale e della Graduate School of Engineering Science dell'Università di Osaka ha sviluppato un nuovo tipo di filo molecolare costituito da molecole di oligotiofene con torsioni periodiche che possono trasportare corrente elettrica con minore resistenza.

I fili molecolari sono composti da molecole lunghe su scala nanometrica che hanno legami chimici alternati singoli e doppi. Orbitali, che sono stati che gli elettroni possono occupare attorno ad un atomo o ad una molecola, può essere localizzato o esteso nello spazio. In questo caso, gli orbitali pi dei singoli atomi si sovrappongono per formare grandi "isole" tra le quali gli elettroni possono saltare. Poiché gli elettroni possono saltare in modo più efficiente tra livelli che sono vicini in energia, le fluttuazioni nella catena polimerica possono creare barriere energetiche. "La mobilità degli oneri, e quindi la conduttività complessiva del filo molecolare, può essere migliorata se la mobilità della carica può essere migliorata sopprimendo tali fluttuazioni, " dice il primo autore Yutaka Ie.

La sovrapposizione degli orbitali pi è molto sensibile alla rotazione della molecola. Segmenti adiacenti della molecola che sono allineati sullo stesso piano formano un grande sito saltellante. Aggiungendo volutamente torsioni alla catena, la molecola viene spezzata in siti di dimensioni nanometriche, ma poiché sono vicini in energia, gli elettroni possono saltare facilmente tra di loro. Ciò è stato ottenuto inserendo un 3, 3'-diesil-2, Unità 2'-bitiofene dopo ogni tratto di 6 o 8 unità oligotiofene.

La squadra ha scoperto che, globale, la creazione di isole più piccole che sono più vicine in energia ha massimizzato la conduttività. Hanno anche misurato come la temperatura influisce sulla conduttività, e mostrò che era effettivamente basato sul salto di elettroni. "Il nostro lavoro è applicabile a fili a molecola singola, così come l'elettronica organica in generale, " afferma l'autore senior Yoshikazu Tada. Questa ricerca potrebbe portare a miglioramenti nella conduttività che consentiranno ai nanofili di essere incorporati in una vasta gamma di dispositivi elettronici, come tablet o computer.