Un equipo de investigación liderado por el Institut de Physique et de Chimie des Matériaux de Estrasburgo (IPCMS) ha desarrollado el primer LED de una sola molécula en un desafío en la carrera para miniaturizar los LED.
Poliotifeno emisor de luz
Guillaume Schull y sus colegas en la Universidad de Estrasburgo consiguieron crear este nuevo dispositivo. Este se forma a partir de un solo cable de politiofeno (un polímero conductor) colocado entre la punta de un microscopio de efecto túnel y una superficie de oro. Emite luz sólo cuando la corriente pasa en una dirección determinada. Este experimento que ha sido recientemente publicado en la revista Physical Review Letters aporta importantes claves sobre las interacciones entre electrones y fotones en las escalas más pequeñas. Además, representa un paso más hacia la creación de componentes de ordenadores moleculares del futuro, de potencia y eficiencia muy superiores.
LED de una sola molecula
Los LED son componentes que emiten luz cuando una corriente eléctrica pasa a través de ellos y sólo dejan pasar la luz en una sola dirección. Los LED tienen un importante rol en nuestra vida cotidiana como indicadores luminosos o en el campo de la iluminación, donde están tomando progresivamente el mercado y presentando innovaciones tecnológicas que avanzan a pasos agigantados. Una ventaja importante de los LED es que es posible hacerlos muy pequeños por lo que se pueden conseguir fuentes de luz muy puntuales. Con esto en mente, un último obstáculo en miniaturización ha sido superado recientemente por los investigadores en IPCMS en Estrasburgo, en colaboración con un equipo del Institut Parisien de Chimie Moléculaire (CNRS ): han conseguido producir el primer LED de una sola molécula .
Para ello, utilizaron un solo cable de politiofeno. Esta sustancia es un buen conductor de electricidad. Está hecho de hidrógeno, carbono y azufre, y se utiliza para fabricar LED más grandes que ya están disponibles en el mercado. El alambre de politiofeno se une por uno de sus extremos a la punta del microscopio de efecto túnel, y en su otro extremo a una superficie de oro. Los científicos registraron la luz emitida cuando una corriente pasa a través de este nanocable. Observaron que el cable de tiofeno actúa como un diodo emisor de luz: la luz sólo se emitió cuando los electrones se trasladaron desde la punta del microscopio hacia la superficie de oro. Cuando la polaridad se invirtió, la emisión de luz fue insignificante.
Hacia fabricación de nano componentes electrónico-ópticos
En colaboración con un equipo de teóricos del Servicio de Physique de l’ Etat Condensé (Física de Estado Condensado), los investigadores demostraron que esta luz se emite cuando una carga negativa ( un electrón) se combina con una carga positiva (un hueco) en el nanocable y se transmite la mayor parte de su energía para un fotón. Por cada 100.000 electrones inyectados en el cable de tiofeno, se emite un fotón. Su longitud de onda estaba en la gama de los rojos.
Desde un punto de vista fundamental, este dispositivo ofrece a los investigadores una nueva herramienta para investigar los fenómenos que se producen cuando un conductor eléctrico emite luz y lo hace a una escala donde la física cuántica tiene prioridad sobre la física clásica. Los científicos también serán capaces de optimizar las sustancias para producir emisiones de luz más potentes.
En definitiva, este trabajo es un primer paso hacia la fabricación de componentes de tamaño molecular que combinan propiedades electrónicas y ópticas.
El estudio se puede consultar en Physical Review Letters: La electroluminiscencia de un cable molecular de politiofeno suspendido entre una superficie metálica y la punta de un microscopio de efecto túnel , Gael Reecht , Fabrice Scheurer , Virginie Speisser , Yannick J. Dappe , Fabrice Mathevet , Guillaume Schull .
