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(Foco Nanowerk) Los investigadores han mostrado un gran interés en explotar las propiedades útiles de los materiales nanoporosos cristalinos para aplicaciones electrónicas. Los marcos ordenados, como los marcos organometálicos (MOF), los marcos orgánicos covalentes (COF) y los marcos orgánicos unidos por enlaces de hidrógeno (HOF), exhiben estructuras altamente periódicas y una funcionalidad ajustable. Sus propiedades únicas las hacen prometedoras como capas activas en dispositivos como las memorias resistivas, un tipo de memoria de computadora que almacena datos cambiando entre diferentes estados de resistencia eléctrica.
La estructura porosa periódica y el entorno de poros modificables de las estructuras cristalinas podrían contribuir a mejoras excepcionales en el rendimiento de la memoria resistiva, proporcionando un almacenamiento de memoria más rápido y de mayor densidad en comparación con los discos duros tradicionales.
Sin embargo, una limitación importante para el uso más amplio de estos materiales en memorias resistivas y otros dispositivos electrónicos ha sido la incapacidad de procesarlos en películas delgadas, uniformes y suaves necesarias para su incorporación a los dispositivos.
Para superar este obstáculo, los científicos del Instituto de Investigación sobre la Estructura de la Materia de Fujian en China han demostrado ahora una forma controlada de cristalizar HOF en nanopelículas utilizando soluciones líquidas. Este procesamiento de solución aprovecha la naturaleza reversible de los enlaces de hidrógeno que mantienen unidos los HOF, lo que permite que los materiales se disuelvan y solidifiquen fácilmente.
El equipo presenta sus resultados en Materiales avanzados (“Nanopelículas de estructura orgánica unidas por enlaces de hidrógeno procesadas en solución para dispositivos de almacenamiento resistivos de alto rendimiento”).
![Fabricación procesada con solución de películas delgadas de HOF y la imagen fotográfica de un dispositivo de almacenamiento resistivo típico Ag/PFC-73/ITO](https://www.nanowerk.com/spotlight/id63952_1.jpg)
Los investigadores utilizaron una solución de cristales HOF específicos llamada PFC-73 para producir películas con espesor, rugosidad y orientación de cristal optimizados. Las pruebas demostraron que las películas tenían superficies lisas, buena conductividad y estabilidad térmica hasta 200 °C, propiedades que son esenciales para el uso práctico en electrónica.
Para demostrar posibles aplicaciones, el equipo integró las películas HOF en dispositivos experimentales de almacenamiento resistivo, que almacenan datos cambiando entre estados de baja y alta resistencia eléctrica.
Los prototipos demostraron un rendimiento excelente, incluida una conmutación rápida, retención de datos durante más de 16 horas y la capacidad de soportar más de 60 ciclos de escritura/borrado.
Es importante destacar que los dispositivos funcionaron a bajos voltajes y sin un paso inicial de «formación» que normalmente se requiere para las memorias resistivas.
Según los investigadores, las películas HOF podrían permitir la fabricación de dispositivos electrónicos reutilizables y reparables. Esto se debe a que las películas HOF dañadas se pueden redisolver y recristalizar fácilmente, lo que permite restaurar los materiales y convertirlos en nuevos dispositivos, una capacidad de la que carecen la mayoría de los materiales electrónicos. Para probar esto, el equipo disolvió películas rayadas y las convirtió en dispositivos de almacenamiento funcionales para confirmar el potencial de reciclaje.
Las propiedades personalizables, la fabricación de bajo costo y la capacidad regenerativa de los HOF los hacen muy adecuados para proporcionar aplicaciones electrónicas con rendimiento, sostenibilidad y funcionalidad mejorados. Aunque aún se necesita más desarrollo, esta investigación inicial muestra que el procesamiento de soluciones es una forma prometedora de aprovechar los beneficios de los HOF y otras estructuras nanoporosas cristalinas.
En términos más generales, la capacidad de producir de manera rentable productos electrónicos orgánicos de alta calidad podría ayudar a permitir la próxima generación de dispositivos flexibles, eficientes y resistentes.
De
Miguel
Berger
– Michael es autor de tres libros de la Royal Society of Chemistry: Nano-Society: Pushing the Boundaries of Technology, Nanotechnology: The Future is Tiny y Nanoengineering: The Skills and Tools Making Technology Invisible Copyright ©
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