Resumen de Preparació i caracterització de capes fines de materials moleculars orgànics derivats del tetratiafulvalè
Sílvia Molas i Busquets
El descobriment i desenvolupament de materials moleculars orgànics (MMO) conductors, superconductors i magnètics ha comportat el naixement duna nova disciplina científica pluridisciplinar: lenginyeria de cristalls moleculars. Les propietats físiques i químiques daquests materials es poden modular mitjançant modificacions en la estructura molecular per tal doptimitzar les propietats. Laplicabilitat daquests materials depèn de la possibilitat dobtenir recobriments en forma de capa fina.
En la majoria de sals de transferència de càrrega (CT) de MMO els donadors són derivats del TXF (X = S ó Se). Per aquest motiu, es va decidir realitzar un ampli estudi fonamental dels derivats neutres funcionalitzats daquesta molècula obtinguts en forma de capa fina mitjançant levaporació tèrmica en alt buit (posant dos equips devaporació a punt). Lany 2000, el Dr. J. H. Schön i col. van publicar treballs on mostraven que alguns MMO neutres presentaven conductivitat i superconductivitat sota efecte de camp (part daquests resultats sha demostrat que són falsos). Donada la nostra situació privilegiada ja que disposàvem de la instrumentació i experiència adequades, es va decidir aplicar els derivats neutres estudiats, en OFETs ("Organic Field Effect Transistors").
Shan preparat capes fines delevada qualitat cristallinitat. Permetent, en el TTF-TCNQ (Cap. 3), realitzar mesures de resistivitat on sha observat clarament la transició de Peierls.
Un augment moderat (aprox. 10-25K) de TS (temperatura de substrat) durant el dipòsit comporta, en general, un increment notable de Lm (longitud màxima mitjana dels microcristalls) i de lorientació de les capes respecte al substrat. Aquest augment es deu a que les interaccions intermoleculars i substrat-molècula són febles. La Trec (temperatura de recuit) no afecta a Lm ni a lorientació de les capes respecte al substrat, sí afecta però, a la cristallinitat de les capes.
És possible seleccionar lorientació molecular, quan hi ha plans amb energies interfacials semblants, amb la naturalesa química dels substrats o bé tèrmicament. Això sha demostrat en les capes de TMTSF (Cap. 4). Al contrari del TMTSF, la seva molècula anàloga, el TMTTF (Cap. 5) presenta una estructura addicional a part de la monoclínica. No podem afirmar si es tracta duna distorsió daquesta fase o dun polimorf. El que sorprèn és que la única diferència entre les dues molècules és la presència de S ó Se. En el cas del BEDO-TTF (Cap. 7) sha observat una nova estructura cristallogràfica que tampoc es pot afirmar si és una modificació de la fase ròmbica o bé un polimorf.
En general, les capes fines de MMO sorienten preferentment amb els plans moleculars més densos parallels a la superfície del substrat. Això és degut a que aquests plans són els que contenen les interaccions intermoleculars més fortes i les energies interfacials més baixes. Aquest fet sillustra amb lEDT-TTF (Cap. 6).
Quan la interacció molècula-substrat és relativament forta les capes no sorienten necessàriament amb els plans més energètics parallels al substrat. En el cas de lEDT-TTF-COOH (Cap. 6) sobre substrats dhalurs alcalins resulta energèticament més favorable trencar els enllaços per pont dhidrogen dels dímers a linterfase mantenint en les monocapes posteriors lestructura monoclínica.
La tècnica devaporació en alt buit no és universal, no sobtenen sempre capes cristallines altament orientades. Lexperiència acumulada indica que no es pot dir a priori si un material formarà capes cristallines. Arguments com mida, asimetria, massa, funcionalització, etc. de les molècules no són bons indicadors.
Els resultats relatius als OFET (Cap. 8) amb derivats neutres de TXF no són concloents. El sistema TMTTF / Al2O3 no presenta conducció per efecte camp. En el TMTSF / SiO2 sha observat, en una ocasió, increment de corrent entre la font i el drenador en funció del VG.
