Hay un reciente interés en el estudio de las reacciones químicas de moléculas orgánicas en superficies semiconductoras, no solamente por sus posibles aplicaciones, sino también desde un punto de vista de investigación básica. La introducción de la química orgánica en los semiconductores, puede traer nuevas aplicaciones. En este proyecto estudiaremos la formación de nanoestructuras orgánicas unidimensionales en las superficies de Si(001). Se busca estudiar teóricamente, bajo que condiciones se obtiene un crecimiento óptimo de las nanoestructuras unidimensionales, y ver cómo se modifican las propiedades electrónicas de la superficie. Buscamos moléculas que puedan crecer en la dirección paralela a los dímeros de silicio, tales como estireno, dimetil estireno y cadenas largas de alquenos. Experimentalmente se ha visto que allyl mercaptan crece perpendicularmente a las cadenas de dímeros de silicio. Contar con moléculas que crecen en cada una de las direcciones de la superficie es importante, pues de esa manera se pueden fabricar “circuitos” con moléculas orgánicas. Los cálculos que se realizarán dentro de este proyecto, permitirán un mejor entendimiento de las reacciones de moléculas orgánicas en superficies de silicio.

No hay estudios teóricos en los sistemas específicos que pretendemos estudiar. La mayoría de ellos son hechos con modelos de ‘clusters’ los cuales no son completamente válidos en los estudios de superficies. En colaboración con el grupo de química computacional del Dep. de Química de la Universidad de Princeton, hemos sido los primeros en estudiar la reacción de alquenos y alcanos sobre la superficie hidrogenada de Si(111) cuando hay una vacancia de hidrógeno. Este fue el primer trabajo en el que se usó el método de la cuerda, dentro del formalismo del método de Car-Parrinello. Haremos cálculos de primeros principios para las reacciones de allyl mercaptan, dimetil estireno y de cadenas de alquenos de diferentes tamaños sobre la superficie de Si(001)-2×1-H. No hay cálculos teóricos sobre estos sistemas, hay algunos experimentos, pero no hay un entendimiento completo de lo que sucede. Nuestros cálculos ayudarán a decidir que clase de moléculas pueden ser crecidas en cada dirección, con lo cual se puede diseñar “circuitos” con moléculas orgánicas.