Uciencia / Noticias / Tecnología / Diseñan una molécula que reafirma el desarrollo de la espintrónica

martes, 07 junio 2016 11:31

La investigación, en la que ha participado la Universidad de Málaga, supone un importante avance para esta tecnología emergente que supondrá un enorme impacto en los dispositivos del futuro.

La molécula está basada en una unidad antracénica central –hidrocarburo aromático policíclico, un compuesto orgánico– con una estructura específica conocida como tipo quinoide que se transforma en una unidad aromática a costa de romper un enlace químico dando lugar a una especie birradical que tiene dos centros cada uno con un espín arriba o abajo preparados para ser polarizados. /JUAN CASADO

La molécula está basada en una unidad antracénica central –hidrocarburo aromático policíclico, un compuesto orgánico– con una estructura específica conocida como tipo quinoide que se transforma en una unidad aromática a costa de romper un enlace químico dando lugar a una especie birradical que tiene dos centros cada uno con un espín arriba o abajo preparados para ser polarizados. /JUAN CASADO

Muchos de los cambios que nuestra sociedad ha experimentado en las últimas décadas han venido de la mano del uso de tecnologías modernas. Ejemplo de ello es la aplicación de la microelectrónica, campo en el que se utiliza la carga del electrón en materiales semiconductores para conseguir la acumulación de información en un transistor, lo cual supuso una revolución en las últimas décadas del siglo pasado. Sin embargo, este desarrollo también ha traído consigo grandes retos que la ciencia trata de resolver, como la gestión energética y el enorme impacto medioambiental que ha supuesto el progreso tecnológico. Por ello, la búsqueda de la eficiencia y el aprovechamiento de la energía disponible es una de las grandes cuestiones a las que nos enfrentamos.

La espintrónica es una rama de la ciencia y de la tecnología  actual muy interesante para contribuir a dar respuesta a estos objetivos, si bien todavía se encuentra en una fase inicial de desarrollo. A diferencia de la electrónica, la espintrónica utiliza una propiedad de las partículas cuánticas relacionada con los campos magnéticos atómicos, el espín del electrón; los espines pueden polarizarse en dos estados, significando cada uno de ellos un bit de información. En este sentido, el descubrimiento de las múltiples propiedades del grafeno no sólo ha sido impactante para la nanociencia y la nanotecnología, sino que ha ejercido un efecto palanca en el interés hacia la espintrónica por su potencial para lograr la construcción de dispositivos de este tipo, que precisan de un sistema que pueda generar y transportar corrientes polarizadas de espines. El principal problema al que se han enfrentado hasta el momento los científicos para dar contenido a este nuevo campo es que para su puesta en práctica se requieren moléculas con espines disponibles para su manipulación externa, algo que la química consigue rompiendo los enlaces entre átomos y que vuelve a las partículas sumamente inestables a los cambios de temperatura.

El estudio publicado en Nature Chemistry, “Diindeno-fusion of an anthracene as a desing strategy for stable organic biradicals”, en el que participa el investigador Juan Casado, del Departamento de Física Química de la Universidad de Málaga, presenta la síntesis y la caracterización de una molécula con espines desapareados –es decir, ya manipulados químicamente– que se mantendría estable en condiciones ambientales, sin reaccionar con gran avidez, que es lo esperable para moléculas con electrones desapareados. Como explica el doctor Casado, “la molécula está basada en una unidad antracénica central –hidrocarburo aromático policíclico, un compuesto orgánico– con una estructura específica conocida como tipo quinoide que se transforma en una unidad aromática a costa de romper un enlace químico dando lugar a una especie birradical que tiene dos centros, cada uno con un espín en cada uno de los estados mencionados preparados para ser polarizados. Lo destacable de esta molécula también es que exhibe una notable estabilidad al ambiente”. El diseño químico de dicha molécula ha resultado en una ruta sintética rápida, eficaz, viable y escalable –es decir, con habilidad para reaccionar y adaptarse sin perder calidad–.

Los resultados de la investigación, en la que también han participado la Universidad de Valencia, la Universidad de Oregon, la Universidad de Osaka y la Universidad de Upsala ponen de manifiesto que el diseño racional y económico de nuevos compuestos hidrocarburos policíclicos orgánicos de alto espín y fuertemente resistentes tanto a la atmósfera como a los cambios de temperatura es el camino directo hacia la preparación de materiales que pueden revolucionar las aplicaciones tecnológicas basadas en la espintrónica. Este campo, junto con la computación cuántica, son posiblemente las nuevas áreas que permitirán desarrollar los dispositivos que revolucionarán la sociedad de este siglo y el próximo.

Gabriel E. Rudebusch, José L. Zafra, Kjell Jorner, Kotaro Fukuda, Jonathan L. Marshall, Iratxe Arrechea-Marcos, Guzmán L. Espejo, Rocío Ponce Ortiz, Carlos J. Gómez-García, Lev N. Zakharov, Masayoshi Nakano, Henrik Ottosson, Juan Casado y Michael M. Haley. "Diindeno-fusion of an anthracene as a desing strategy for stable organic biradicals”, Nature Chemistry, 23 de mayo 2016. Disponible en línea: https://doi.org/10.1038/nchem.2518

Investigador de la UMA: Juan Casado Cordón - ORCID > http://orcid.org/0000-0003-0373-1303