Un grupo de científicos de la Universidad de California, Riverside, ha logrado manipular el paso de la electricidad en silicio cristalino empleando métodos químicos para construir moléculas desde cero, una técnica que permite controlar con precisión la disposición atómica y, por lo tanto, el comportamiento electrónico de este material clave en la tecnología actual.
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El estudio, publicado en el Journal of the American Chemical Society, describe cómo los electrones a escala cuántica exhiben un comportamiento ondulatorio. Aprovechando la estructura simétrica de las moléculas de silicio, los investigadores pudieron maximizar o suprimir la interferencia destructiva, un fenómeno que cancela el flujo de corriente a través de la molécula y que puede operarse como un interruptor a nivel molecular.
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En el experimento, se comparó la conductividad de dos tipos de uniones moleculares: se encontró que la conductividad del sila-adamantano es 2.7 veces menor que la de su análogo bicíclico Si[3.3.1]. Esta diferencia se atribuye a un puente de dimetilsilileno presente en el sila-adamantano, que impide la transmisión eficiente de electrones. Además, se identificaron interacciones de interferencia destructiva σ (σ-DQI) entre orbitales moleculares fronterizos, responsables de la supresión del paso de electrones a través de la unión.
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La investigación fue liderada por Tim Su, quien junto a su equipo empleó un enfoque de "abajo hacia arriba", a diferencia de los métodos convencionales que implican tallar circuitos en obleas de silicio, técnica que ya enfrentaba límites físicos en la miniaturización. Al sintetizar las moléculas individualmente, fue posible alcanzar un control estructural preciso y observar el comportamiento cuántico de los electrones en acción.
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Uno de los resultados destacados del estudio es el logro de un factor de conmutación promedio de aproximadamente 5.6, superior a los factores de conmutación reportados para interruptores estereoelectrónicos similares previamente registrados en la literatura científica.
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Estos hallazgos redefinen el modo en que la electricidad puede manipularse a escala atómica en el silicio, proponiendo que la ingeniería de dispositivos futuros aproveche el comportamiento cuántico, en lugar de tratar de contrarrestarlo. La investigación abre nuevas oportunidades para el desarrollo de componentes destinados a la computación cuántica y dispositivos termoeléctricos, utilizando materiales ampliamente conocidos como el silicio.