Nanocintas moleculares utilizables como autopistas para electrones

Unos físicos han desarrollado un método para sintetizar un tipo novedoso y único de material que se parece a una nanocinta de grafeno pero en versión molecular en vez de atómica. Este material podría contribuir a mejoras clave en las células solares orgánicas.

Las nanocintas están integradas por moléculas de un compuesto de nombre abreviado como PCBM, y que en la práctica es como una molécula de fullereno (una molécula de carbono con la forma de un balón de fútbol) equipada con un “brazo” lateral para incrementar su solubilidad. Las moléculas de PCBM se emplean habitualmente en células solares orgánicas debido a que tienen una capacidad muy buena de transportar los electrones libres que son “generados” por la luz solar.

El equipo internacional de Eduardo Gracia Espino y Thomas Wågberg, de la Universidad de Umeå en Suecia, han desarrollado ahora un método para disponer tales moléculas en nanocintas delgadas y cristalinas que tienen solo cuatro nanómetros de ancho. Las nanocintas son creadas en un proceso en el que interviene una solución con una eficiencia bastante alta, y todas poseen una morfología única, con bordes en forma de zigzag.

Es un material intrigante, que se parece a las más conocidas nanocintas de grafeno, aunque con excepciones fundamentales, esencialmente que en las nanocintas de PCBM, allá donde habría un átomo de carbono hay una molécula “reemplazándolo”.

Ilustración esquemática de nanocintas de PCBM, conteniendo cuatro moléculas de PCBM dispuestas una al lado de otra. Las bolas grises representan las moléculas de fullerenos (cada una consta de 60 átomos de carbono), y los brazos laterales son característicos de las moléculas de PCBM. Los “carriles” blancos simbolizan la capacidad de las nanocintas de formar autopistas para electrones. (Foto: Universidad de Umeå)

Los resultados obtenidos son fascinantes por varias razones; es la primera vez que se han producido estructuras con dimensiones tan pequeñas con este tipo de molécula, y las dimensiones de las nanocintas sugieren que deberían ser ideales como “autopistas electrónicas” en las células solares orgánicas. Una célula solar orgánica consta habitualmente de dos tipos de materiales, uno que conduce electrones y otro que conduce los “agujeros” dejados por los electrones cuando estos consiguen un aumento de energía a partir de la luz solar incidente. Podemos ver al transporte de un “agujero” como un espacio vacío en el tráfico. Este espacio vacío se mueve hacia atrás en una cola de vehículos que se mueve hacia adelante).

Un conductor de electrones en células solares orgánicas debería idealmente formar largas rutas hacia el electrodo pero simultáneamente ser delgadísimo. Las recién desarrolladas nanocintas de PCBM cumplen estos requerimientos.