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MIT fabrica 1.000 dispositivos moleculares con un rendimiento del 96 %
Investigadores del MIT fabricaron más de 1.000 dispositivos moleculares con un rendimiento del 96 % usando contactos autoensamblados y capas de material de menos de un nanómetro.
Imagen: TechXplore
Investigadores del MIT han desarrollado una plataforma de fabricación que integra materiales moleculares frágiles en dispositivos electrónicos sin exponerlos a los productos químicos y a los pasos de procesamiento dañinos empleados en la fabricación convencional de semiconductores.
El equipo fabricó más de 1.000 dispositivos usando capas moleculares de menos de 1 nanómetro de espesor. Los dispositivos tuvieron un rendimiento medio funcional del 96 % y soportaron decenas de miles de ciclos eléctricos sin degradación visible. El trabajo se publicó en Nature Nanotechnology en 2026.
Un proceso de dos pasos para dispositivos moleculares
Las moléculas son agrupaciones de átomos cuya estructura y química pueden diseñarse con precisión. Esa capacidad de ajuste podría permitir electrónica más pequeña y adaptable, dispositivos fotónicos de mayor rendimiento, sistemas de detección y tecnologías cuánticas emergentes.
El problema es integrar esos materiales con las otras capas necesarias para un dispositivo funcional. Hacer contactos eléctricos normalmente implica superficies metálicas y procesos de fabricación que pueden dañar los materiales moleculares, reduciendo tanto la fiabilidad como el rendimiento.
El enfoque del MIT separa el trabajo convencional de fabricación de la integración molecular:
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- Los investigadores primero fabrican los componentes del dispositivo usando procesos estándar de semiconductores.
- Depositan el material molecular sobre los componentes ya terminados.
- Fuerzas a escala nanométrica unen luego las estructuras del dispositivo, creando un contacto eléctrico sin procesar las moléculas directamente con productos químicos agresivos.
En la demostración, el equipo creó una estructura soporte que contenía dos electrodos metálicos separados por una brecha de tamaño preciso. Tras depositar la capa molecular sobre las superficies de los electrodos, los investigadores utilizaron fuerzas a escala nanométrica para atraer suavemente el electrodo superior, intercalando las moléculas entre los contactos.
“Al incorporar los materiales delicados al proceso solo después de haber fabricado los elementos principales del dispositivo, nos permite usar procesos convencionales que normalmente no son compatibles con estos nanomateriales.”
Cómo las fuerzas capilares y de van der Waals ensamblan los dispositivos
La estructura final se forma mediante dos mecanismos a escala nanométrica. A medida que se evapora la solución que contiene las moléculas, las fuerzas capilares aproximan las superficies metálicas. Los investigadores ajustan la rigidez de los electrodos para que este movimiento ocurra con la suavidad suficiente para evitar dañar la capa molecular.
Una vez que los electrodos se encuentran, las fuerzas de van der Waals ayudan a mantener la estructura estable. Al controlar el área superficial del dispositivo y las propiedades de las moléculas, el equipo diseñó la atracción para que sostenga los electrodos en su lugar sin dañar el material entre ellos.
“Las fuerzas a escala nanométrica juegan un papel fundamental en nuestro enfoque. En lugar de fabricar exactamente las estructuras que finalmente queremos, hacemos algo mecánicamente móvil y usamos fuerzas para transformarlo en una arquitectura que de otro modo sería imposible de fabricar.”
Los investigadores dicen que la técnica combina la escalabilidad de la fabricación convencional de semiconductores con la precisión del autoensamblaje. Farnaz Niroui, profesora asociada de ingeniería eléctrica y ciencias de la computación en el MIT, miembro del Research Laboratory of Electronics y autora sénior del artículo, la describió como un marco para integrar moléculas y otros materiales nanométricos o cuánticos en dispositivos funcionales.
“Nuestra plataforma combina la escalabilidad de la fabricación convencional de semiconductores con la precisión y el control del autoensamblaje. Esto establece un nuevo marco de fabricación para la integración escalable y de alto rendimiento de materiales emergentes a escala nanométrica y cuántica, incluidas las moléculas, en dispositivos funcionales con arquitecturas y capacidades que antes eran inviables.”
De dispositivos individuales a matrices de memoria molecular
La plataforma está diseñada para soportar la integración a nivel de circuitos y sistemas en lugar de solo dispositivos moleculares aislados. Para demostrar esa capacidad, los investigadores construyeron una matriz interconectada de dispositivos de memoria molecular, que dicen podría utilizarse en plataformas informáticas de próxima generación.
El proceso también puede extenderse a otros materiales y arquitecturas de dispositivos. Los investigadores planean usarlo para investigar dispositivos y sistemas informáticos y de detección multifuncionales, aunque la fuente no especifica un producto comercial, fecha de lanzamiento ni precios.
“La estabilidad realmente destaca. Esta es una característica crucial para acercar los dispositivos moleculares a aplicaciones prácticas, pero ha sido un desafío persistente en el campo.”
El artículo, «Contactos autoensamblados para dispositivos moleculares de alto rendimiento», fue firmado por Sarah O. Spector y colaboradores y publicado en Nature Nanotechnology. Su DOI es 10.1038/s41565-026-02227-9. TechXplore republicó la noticia cortesía de MIT News.
Frontier Editor
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vía TechXplore
