Un equipo liderado desde el Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares de la USC (CiQUS) ha logrado superar una barrera hasta ahora considerada infranqueable en el diseño de materiales a escala molecular. La investigación, capitaneada por Luis M. Mateo y Diego Peña, se presentó en Santiago el 11 de marzo de 2026 y describe una estrategia sintética híbrida que permite ensamblar nanoarquitecturas orgánicas mucho más complejas de lo habitual. El avance abre la puerta a estructuras mayores y funcionales que hasta ahora resultaban prácticamente inabordables por las dificultades de síntesis y control electrónico.

Las moléculas orgánicas planas y altamente conjugadas son la base de muchos dispositivos avanzados, desde sensores químicos hasta componentes optoelectrónicos y sistemas de conversión de energía. Sin embargo, conforme estas arquitecturas crecen en tamaño y complejidad, su obtención se vuelve exponencialmente más difícil, lo que ha limitado durante años la posibilidad de escalar sus propiedades útiles. El equipo del CiQUS se propuso precisamente atacar ese cuello de botella mediante un enfoque que combina etapas sintéticas tradicionales con técnicas de manipulación y caracterización a escala atómica.

El resultado es una nanoarquitectura formada por cinco unidades orgánicas diseñadas para funcionar electrónicamente como un único sistema extendido. Los experimentos realizados por los investigadores muestran que la conexión entre esas unidades reduce de forma notable la brecha energética del conjunto, un parámetro clave para el transporte de carga y el rendimiento en aplicaciones electrónicas. Esa disminución del gap electrónico refleja una mayor delocalización de los electrones, un requisito para materiales conductores o semiconductores con prestaciones mejoradas.

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Además de la mejora en las propiedades electrónicas, el diseño desarrollado permite introducir de manera selectiva distintos metales en posiciones concretas de la estructura. Esa posibilidad de metalizar puntos específicos añade funcionalidades adicionales al material; por ejemplo, la incorporación de átomos metálicos en el núcleo central confiere propiedades magnéticas que podrían utilizarse en aplicaciones de espintrónica o en dispositivos híbridos magnético-electrónicos. La selectividad en la colocación de metales es, según los autores, una de las claves que amplía el abanico de usos potenciales.

La investigación se llevó a cabo en el marco del proyecto MolDAM y combina la síntesis química avanzada con técnicas de microscopía de resolución atómica que permitieron caracterizar la estructura y confirmar su comportamiento electrónico. El trabajo fue fruto de una colaboración internacional con la University of Regensburg (Alemania) y IBM Research Europe–Zürich (Suiza), lo que facilitó el acceso a herramientas experimentales y de modelado de última generación. Esa sinergia entre síntesis, imagen a escala atómica y modelización computacional ha sido decisiva para validar la estrategia propuesta.

Los investigadores destacan que, más allá del hito técnico, la metodología abre vías para diseñar materiales a medida con propiedades electrónicas y magnéticas combinadas. En el corto y medio plazo, esos materiales podrían incorporarse a sensores más sensibles, a componentes optoelectrónicos con mayor eficiencia o a sistemas de conversión y almacenamiento de energía con rendimiento mejorado. La posibilidad de integrar distintas funciones en una misma plataforma molecular es especialmente relevante para miniaturización y para el desarrollo de dispositivos flexibles y heterogéneos.

La divulgación del trabajo ha tenido eco en el ámbito académico y tecnológico: la investigación protagoniza la portada de la revista en la que se publica el estudio, según informan desde la propia USC, lo que subraya el interés que ha suscitado entre pares y centros colaboradores. Los autores señalan que superar el límite sintético que frenaba la construcción de estructuras más grandes permitirá explorar configuraciones hasta ahora impensables, con implicaciones tanto científicas como industriales. A su vez, la colaboración internacional refuerza la posición del CiQUS como grupo de referencia en química molecular y materiales funcionales.

Como siguiente paso, el equipo trabajará en optimizar la estabilidad y la reproducibilidad de estas nanoarquitecturas, así como en explorar de forma sistemática las combinaciones de metales y unidades orgánicas que maximicen prestaciones concretas. También están previstas investigaciones para integrar estas piezas en dispositivos prototipo y evaluar su comportamiento en condiciones operativas reales. Si los resultados se mantienen al escalar procesos y ensamblajes, el avance podría traducirse en nuevas familias de materiales para electrónica molecular y tecnologías emergentes.