Investigadores del Laboratorio Quantum Transport (QT-Lab) de la Universidad de Alicante (UA) han logrado un avance significativo en el campo de la electrónica molecular al desarrollar un preciso método para medir distancias a escala nanométrica a temperatura ambiente. Este hallazgo no solo abre nuevas vías para la experimentación, sino que también ha permitido identificar, por primera vez, estructuras de oro de tres átomos de espesor en nanocontactos, un descubrimiento que amplía el conocimiento actual sobre el transporte electrónico.
El trabajo, publicado en la prestigiosa revista Physical Review Materials, «sienta nuevas bases para la electrónica del futuro», según lo define el autor principal de la investigación y experto del Departamento de Física de la UA, Carlos Sabater.
«Calibrar sistemas nanométricos es muy difícil si no cuentas con equipamientos de millones de euros o trabajas a bajas temperaturas. Poder hacerlo a temperatura ambiente es una gran ventaja para avanzar en nuevos sistemas de electrónica molecular sin necesidad de grandes instalaciones.»
Nuevas fronteras en la manipulación atómica
Tradicionalmente, el oro ha sido uno de los pocos elementos que, junto al platino y el iridio, forma pequeñas cadenas atómicas al ser estirado a temperaturas extremadamente bajas (-269 °C), un proceso crucial para calibrar experimentos de electrónica molecular. En 2020, el equipo de la UA ya había demostrado la existencia de contactos de oro de uno o dos átomos de espesor. Sin embargo, esta nueva investigación ha confirmado la presencia de configuraciones geométricas de tres átomos de grosor, incluso bajo condiciones de temperatura ambiente.
El Dr. Sabater explica que «gracias a técnicas experimentales avanzadas que permiten estirar y romper de forma controlada un hilo metálico extremadamente fino, junto con simulaciones y cálculos de primeros principios, hemos desenmarañado la estructura y geometría de cables atómicos de oro». Comprender el comportamiento de estructuras tan diminutas es fundamental para diseñar dispositivos electrónicos más pequeños, eficientes y precisos.
Calibración atómica a temperatura ambiente: un salto adelante
Más allá del descubrimiento de estas configuraciones, los investigadores han desarrollado un innovador y preciso sistema de calibración atómica que opera a temperatura ambiente. Este sistema ya ha sido probado con éxito en laboratorios de Holanda, Bélgica y Alemania, demostrando su fiabilidad y potencial.
La capacidad de calibrar sistemas nanométricos sin la necesidad de equipamiento de alto coste o condiciones criogénicas representa una ventaja significativa, acelerando el desarrollo de la electrónica molecular. En este contexto, el QT-Lab de la UA se posiciona como el único laboratorio en España líder en la investigación de la materia condensada y la electrónica molecular. Su expertise combina técnicas punteras como la microscopía de efecto túnel (STM, por sus siglas en inglés Scanning Tunneling Microscope) y la unión de ruptura mecánicamente controlable (MCBJ, por sus siglas en inglés Mechanically Controllable Break Junction), siendo esta última empleada en no más de una decena de centros a nivel mundial.
Innovación a bajo coste con impresión 3D
El compromiso del Dr. Carlos Sabater con la innovación se extiende al diseño de instrumental de bajo coste. Consciente de que «muchas veces no se comercializa el instrumental necesario o tiene un coste demasiado elevado», el investigador ha impulsado la creación de material de trabajo propio mediante la impresión 3D en la UA, facilitando así la exploración científica en campos como la electrónica molecular.
Referencia científica
J. P. Cuenca, T. de Ara, A. Martinez-Garcia, E. Guzman, and C. Sabater. “Electronic transport in three-atom-thick gold nanocontacts: Revealing atomic geometries and applications” (2026). Physical Review Materials. DOI: https://doi.org/10.1103/3z2q-cm7x
