Electricidad en materiales desordenados: saltos de electrones exprés
En los materiales desordenados —por ejemplo, en los semiconductores orgánicos o en las tintas hechas de materiales bidimensionales— los electrones no se mueven de manera uniforme, como el agua por una tubería. Saltan de un lugar a otro, como una pelota que rebota sobre una superficie irregular. Este movimiento se denomina transporte por saltos.
A diferentes temperaturas, los electrones saltan de maneras distintas. A bajas temperaturas, prefieren saltar más lejos, pero hacia lugares con energía similar; esto se llama saltos de alcance variable. A altas temperaturas, los saltos son cortos, solo hacia los sitios más cercanos. Los científicos han creado un programa informático que simula estos saltos en el material. El programa tiene en cuenta cómo están dispuestos los sitios de salto y cuál es su energía. Resulta que son precisamente estas propiedades las que determinan qué régimen de saltos predomina. El programa se ha probado con experimentos reales: reproduce con exactitud las transiciones entre regímenes y el comportamiento en una, dos y tres dimensiones.
Ahora los investigadores disponen de una herramienta para predecir de antemano cómo conducirá la corriente un material nuevo. Esto acelerará el desarrollo de la electrónica flexible, las placas solares y los sensores.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2601.01243
Hopping transport, characterized by carrier tunneling between localized states, is a key mechanism in disordered materials such as organic semiconductors, perovskites, nitride alloys, and 2D material-based inks. Two main regimes are typically observed: Variable Range Hopping and Nearest Neighbor Hopping, with a transition between them upon temperature variation. Despite numerous experimental observations, the modeling of this transition remain insufficiently explored and not fully understood. In this work, we present an in-house Monte Carlo Random Resistor Network-based simulator capable of capturing both hopping transport regimes. We demonstrate how material properties that define the network, such as localization length and the spatial and energetic distribution of sites, determine the dominant transport regime. The simulator has been successfully validated against experimental data, showing excellent agreement, reproducing the transition from one regime to the other and accurately capturing 1D, 2D and 3D variable range hopping behavior, providing both a theoretical framework for interpreting experiments and a powerful tool for studying transport mechanisms.
La conductividad por saltos explica por qué algunos materiales conducen mejor la corriente cuando se calientan, al contrario que los metales, que conducen peor al calentarse.