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Biología y fabricación de dispositivos electrónicos

La biología podría abordar algunos de los mayores desafíos en la fabricación de dispositivos electrónicos y optoelectrónicos a nanoescala y satisfacer la demanda de producción de teléfonos, computadoras y otros dispositivos electrónicos mejores y más rápidos.

Inspirados por los elementos estructurales únicos de las membranas celulares biológicas de animales y plantas, los investigadores de la Universidad de Purdue han aumentado la producción de electrónica a nanoescala al reproducir la precisión molecular viva y “hacer crecer” un circuito de células solares para uso en superficies electrónicas.

“La biología ha desarrollado un conjunto fenomenal de componentes básicos para integrar información química en una superficie”, dijo Shelley Claridge, profesora asistente de química e ingeniería biomédica en Purdue, quien encabeza el grupo. “Esperamos traducir lo que hemos aprendido del diseño biológico para abordar los desafíos de escalamiento actuales en la fabricación industrial de dispositivos electrónicos y optoelectrónicos a nanoescala”.

Uno de esos desafíos de escalamiento se relaciona con el control de la estructura de la superficie a escalas inferiores a 10 nanómetros, una necesidad común a los dispositivos modernos para la computación y la conversión de energía.

El grupo de investigación de Claridge ha encontrado que es posible diseñar superficies en las que se sientan los fosfolípidos, en lugar de pararse en la superficie, exponiendo tanto las cabezas como las colas de cada molécula. Debido a que la membrana celular es notablemente delgada, solo unos pocos átomos a través, esto crea patrones químicos a rayas con escalas entre 5 y 10 nm, una escala muy relevante para el diseño del dispositivo.

Un descubrimiento único por parte del equipo revela que estas monocapas de fosfolípidos ‘sentadas’ y con rayas influyen en la forma y alineación de las nanopropulsiones líquidas colocadas en las superficies. Dicha humectación direccional a escala molecular puede localizar interacciones en fase de solución con materiales 2D, facilitando potencialmente la deposición de constituyentes para dispositivos basados en grafeno.

Shelley Claridge, profesora asistente en la Universidad de Purdue,
Shelley Claridge, profesora asistente en la Universidad de Purdue, está liderando la investigación para mejorar los dispositivos electrónicos y de conversión de energía. Crédito: Vincent Walter

La Oficina de comercialización de tecnología de Purdue ha presentado múltiples patentes sobre la tecnología y está buscando socios para continuar la investigación y llevar la tecnología al mercado.

Fuente: Purdue