La electrónica se hace molecular y las moléculas memoria.

Una punta de cobalto sobre un colorante azul finamente fijada en una isla de cobalto emplatada en una base de cobre. Parece una receta de cocina de vanguardia, pero no, es molectrónica, electrónica molecular nanométrica. Un equipo de instituto tecnológico de Karlsruhe ha conseguido un detector magnético de un nanómetro de diámetro, basado en una molécula orgánica común (el azul de los bolis) y un fenómeno mecanocuántico la magnetorresistencia gigante. Rico, rico, veamos el sencillo fundamento.

Magnetorresistencia gigante mediante una única molécula de H2 ftalocianina.

Magnetorresistencia gigante mediante una única molécula de H2 ftalocianina. Electrónica molécular de espín. Representación del dispositivo compuesto por una isla base de cobalto sobre la que se deposita una sola molécula de ftalocianina, la punta a escala atómica de cobalto. La escala del dispositivo es realmente sorprendente, el diámetro de la molécula orgánica es de 0.6 nm de diámetro y la fila de diez átomos de cobalto (Co) es de unos 1.5 nm. De longitud.

La magnetoresistencia es la variación de la resistencia que ofrece un material cuando se aplica sobre él un campo magnético. La magnetorresistencia gigante es un fenómeno cuántico, a escalas pequeñas, se da en estructuras de finísimas capas ferromagnéticas separadas por un espaciador no magnético, un sandwidch don el pan conduce y la mortadela no. Cuando se aplica un campo magnético externo disminuye muchísimo la resistencia eléctrica al alinearse los espines de los electrones de todas capas.

La idea que subyace es utilizar la simple química de moléculas orgánicas comunes, como la utilizada en la tinta azul de los bolis y unirla a su peculiar física cuando se depositan como una capa monoatómica entre dos sustratos ferromagnéticos. Se aúna electrónica molecular, con la electrónica de espín ‘espintrónica’. Son las moléculas de hidrógeno ftalocianina las que actuarán como transistores, resistencias y unidades del circuito electrónico.

El funcionamiento del dispositivo es simple como se ve en la figura. Al aplicar una pequeña corriente en la punta del microscopio de efecto túnel, en este dispositivo se puede detectar si la isla de cobalto tiene una orientación del espín paralela o antiparalela, gracias a la interposición de la molécula de ftalocianina. Es por tanto un dispositivo de lectura de espín. El objetivo del estudio es precisamente ese, lograr el almacenamiento y lectura de información utilizando el espín y no la carga eléctrica como se hace hasta ahora.

Lo sorprendente de este dispositivo es su escala, tiene un nanómetro de diámetro y no a las decenas de nanómetros a la que estamos acostumbrados con la electrónica basada en el silicio o en los nanotubos de carbono. Aumentaría muchísimo la densidad de unidades de memoria, con lo que ello supone. Además, es espín es algo que se conserva tras apagar el dispoitivo, podría almacenarse información de manera no volátil. ¿Se adueñará la química orgánica de la electrónica? Nunca se sabe, pero mínimo como fenómeno es muy interesante y a saber donde nos conducirá.

REFERENCIAS
Giant magnetoresistance through a single molecule. Stefan Schmaus, Alexei Bagrets,2, 3 Yasmine Nahas, Toyo K. Yamada, Annika Bork, Martin Bowen, Eric Beaurepaire, Ferdinand Evers & Wulf Wulfhekel. Nature Nanotechnology. DOI: doi:10.1038/nnano.2011.11

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