Desarrollan un cable molecular

Investigadores de Exactas lograron que los átomos de un compuesto de óxido nítrico e iridio se dispongan en forma apilada cuando están en presencia de un compuesto de fósforo que se encuentra cargado eléctricamente. La hilera de átomos constituye un nanocable, que podría tener aplicaciones en electrónica.

La manipulación de lo minúsculo, en lo que se conoce como nanociencia, se encuentra tras la meta de desarrollar nuevos materiales, máquinas e instrumentos que tendrán aplicaciones en diferentes áreas, como la medicina o la industria. En esta línea “nano” ya existen cables, que tienen el grosor de un átomo. Claro, no vienen en rollos ni se compran en la ferretería.

Lo cierto es que el manejo y reordenamiento de átomos y moléculas permitió crear un nanocable: una serie de átomos ubicados en línea y rodeados por moléculas que los envuelven. En efecto, un compuesto de óxido nítrico unido a iridio, un metal pesado, en presencia de una molécula cargada eléctricamente -también llamada “ion”- que contiene fósforo da lugar a un cable molecular, o nanocable, que podría tener aplicaciones en circuitos electrónicos como semiconductor, según informan investigadores de la Facultad de Ciencias Exactas de la UBA.

“Vimos que en presencia de determinados iones con carga positiva, los átomos de iridio de este compuesto se disponen en forma apilada, uno sobre otro”, afirma el doctor Fabio Doctorovich, investigador de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA, que publica sus resultados en Chemistry, A European Journal y Accounts of Chemical Research, dos de las revistas más prestigiosas de química a nivel internacional.

Lo que sucede es que al sintetizar este compuesto se forma un cristal con propiedades muy particulares. Los iones que contienen fósforo conforman una estructura particular con un hueco muy estrecho en su interior, y los átomos del compuesto de iridio y óxido nítrico se apilan precisamente en ese hueco.

Pero hay algo más. En este compuesto metálico se produce un cambio en la distribución electrónica de los átomos de iridio y del óxido nítrico. Para que ocurra este proceso, se requiere energía, que debe ser absorbida por los electrones. “Este cambio es lo que le permitiría al cable la posibilidad de comportarse como un conductor selectivo”, acota Florencia Di Salvo, una de las autoras del trabajo.

¿De dónde se obtiene la energía para que ocurra este proceso? La compresión que generan los iones que contienen fósforo hace que se produzca el cambio observado en el compuesto de iridio, según señala Doctorovich.

Nano es un prefijo que indica una unidad de medida, la millonésima parte de un milímetro. El hecho es que, cuando se manipula la materia en la escala de los átomos y las moléculas, surgen fenómenos y propiedades nuevas.

El iridio es un metal pesado, duro, frágil y de color blanco plateado; pertenece al grupo de los llamados “metales nobles” en la tabla periódica, junto con el platino, el oro, y otros elementos. “Es la primera vez que se observa este fenómeno en un compuesto que posee un metal pesado”, asegura Doctorovich, que es investigador del Conicet. En este cambio, el material tiene el mismo número de electrones pero se encuentra en un estado electrónico diferente al basal, que en una situación “normal” sería de mayor energía.

Un átomo muy energético

En realidad, cuando las moléculas absorben energía, pasan a un estado de energía superior al basal o “inestable”, en el que fácilmente pueden perder esa energía ganada. Sin embargo, en este caso, “es como si uno hubiera congelado esta situación”, comenta Doctorovich.

Pero ¿cómo llegaron a la fabricación del nanocable? “Nuestro interés es el estudio del óxido nítrico, estudiamos su reactividad cuando está coordinado a un metal”, explica. La combinación de óxido nítrico con hierro da lugar a un compuesto que se ha usado en medicina como vasodilatador, el nitroprusiato. “En este caso trabajamos con iridio, que es un metal más pesado y por su particular estructura “agarra” más fuertemente a las especies que se unen a él”, subraya.

El hierro y otros metales livianos, cuando se combinan con otros compuestos, tienden a soltarlos con mayor facilidad. La capacidad del iridio de formar enlaces fuertes se debe a su estructura, que contiene numerosas capas de electrones.

“Por ello intentamos con el iridio”, dice Doctorovich, y agrega: “Es importante haber logrado ese cambio de estado electrónico en el compuesto, porque era algo muy difícil de alcanzar”.

Doctorovich señala que la realización del nanocable requirió de la colaboración de laboratorios del país y del exterior, con la participación de diez investigadores. Algunas mediciones se realizaron en La Plata, pero otras se hicieron en Alemania, Brasil e, incluso, en el Instituto Weizmann de Israel. Ello se debió a que no se contaba en el país con los instrumentos necesarios, lo cual es cada día más frecuente debido a los rápidos avances tecnológicos y la histórica falta de inversión de nuestro país en ese campo.

Este nanocable, posiblemente un conductor a lo largo de los átomos de iridio, pero aislante en la dirección perpendicular, podría funcionar como un imán molecular o un interruptor, con aplicaciones en nanoelectrónica.

Fuente: Publicado en La Nación el 03/08/2007