LED molecular

La carrera por la miniaturización de los diodos emisores de luz (LED, Light-Emitting Diode) probablemente ha llegado a su fase final: el equipo liderado por el Instituto de Física y Química de Materiales de Estrasburgo (IPCMS, CNRS / Universidad de Estrasburgo), en colaboración con la Universidad Pierre y Marie Curie y el CEA, acaba de fabricar el primer LED que se compone de una sola molécula.

Este dispositivo consta de un único hilo de politiofeno situado entre la punta de un microscopio de efecto túnel y una superficie de oro. Emite la luz sólo cuando la corriente fluye en un sentido determinado. Esta hazaña experimental permite entender mejor las interacciones entre electrones y fotones a escalas más pequeñas. También es un paso hacia la realización de componentes para un futuro ordenador molecular. Los resultados acaban de ser publicados en la revista Physical Review Letters.

Los diodos electroluminiscentes (o LED) son componentes que emiten luz cuando los atraviesa una corriente eléctrica y que sólo dejan pasar la corriente en una dirección. Los LED ocupan un lugar destacado en nuestra vida diaria, especialmente en los dispositivos indicadores de luz. También tienen un futuro brillante en el campo de la iluminación donde van conquistando el mercado poco a poco.

Una de las principales ventajas de los LED es que es posible fabricarlos de un tamaño muy pequeño, lo que permite obtener fuentes de luz puntuales. En este contexto, los investigadores del Instituto de Física y Química de Materiales de Estrasburgo (IPCMS), en colaboración con un equipo del Instituto de Química Molecular de París (CNRS / UPMC) han llegado a una fase final de miniaturización: la realización del primer LED de una sola molécula. Para lograrlo, se utilizó un único hilo de politiofeno.

Este material, buen conductor eléctrico, compuesto de hidrógeno, carbono y azufre, se utiliza en la fabricación de LED comercial de tamaño superior. El hilo de politiofeno se fija en un extremo a la punta de un microscopio de efecto túnel, y en el otro a una superficie de oro. Los investigadores registran entonces la luz emitida durante el paso de una corriente a través de los nanocables. Han podido verificar que el hilo de tiofeno se comporta como un LED: la luz sólo se emite cuando los electrones van desde la punta del microscopio a la superficie de oro. Cuando se invierte la polaridad, la transmisión de la luz es insignificante.

En colaboración con un equipo de teóricos del departamento de física del estado condensado (CNRS-CEA/IRAMIS/SPEC), los investigadores han demostrado que la luz se emite cuando una carga negativa (un electrón) se recombina con una carga positiva (agujero) en el nanocable y transmite la mayor parte de su energía a un fotón. Por cada 100 000 electrones inyectados en el hilo de tiofeno se emite un fotón. La longitud de onda de este último está 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 material conductor emite luz. Y esto, en una escala en la que la física cuántica sustituye a la física clásica. Permitirá además optimizar los materiales con el fin de obtener las emisiones de luz más eficientes. Finalmente, este trabajo constituye un primer paso hacia la producción de componentes de tamaño molecular que combinan propiedades electrónicas y ópticas. Componentes similares podrían ser la base de un ordenador molecular.

Última modificación: 10/02/2014

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