Moléculas
individuais funcionam como transistores a temperatura ambiente
Redação
do Site Inovação Tecnológica - 04/09/2017
O
aglomerado molecular é maior do que uma molécula individual, mas é estável o
suficiente para operar a temperatura ambiente. [Imagem: Bonnie
Choi/Columbia University]
Eletrônica molecular
Um dos principais objetivos da eletrônica molecular, que pretende usar moléculas
individuais como componentes eletrônicos, é criar um dispositivo onde um fluxo
de carga elétrica definido e controlável possa ser alcançado a temperatura
ambiente.
Um passo importante nesse sentido
acaba de ser dado por uma equipe da Universidade de Colúmbia, nos EUA, que
demonstrou que moléculas podem funcionar como elementos lógicos, como
transistores ou diodos, funcionando a temperatura ambiente e de forma precisa,
previsível e reprodutível.
Este é o primeiro experimento a
demonstrar de forma reprodutível a capacidade de alternar um componente
molecular do estado isolante para o estado condutor, onde a carga adicionada e
removida consiste em um único elétron, abrindo caminho para a miniaturização sem
precedentes que se espera obter com a eletrônica molecular.
Aglomerado molecular
Em vez de trabalhar com moléculas
individuais, sensíveis demais, a equipe usou aglomerados moleculares, que se
mostraram mais estáveis.
"Descobrimos que esses
aglomerados podem funcionar muito bem como diodos nanométricos a temperatura
ambiente, cuja resposta elétrica podemos ajustar alterando sua composição
química," explicou a professora Latha Venkataraman. "Teoricamente, um
único átomo é o limite último, mas os componentes de átomos únicos
não podem ser fabricados e estabilizados a temperatura ambiente. Com esses
aglomerados moleculares, temos controle completo sobre sua estrutura, com
precisão atômica, e podemos alterar a composição elementar e a estrutura de uma
maneira controlável para gerar determinadas respostas elétricas."
A equipe criou um conjunto de
átomos geometricamente ordenados com um núcleo inorgânico feito de apenas 14
átomos, resultando em um diâmetro de cerca de 0,5 nanômetro. Esse aglomerado
foi então conectado a dois eletrodos de ouro, que permitiram caracterizar a
resposta elétrica do aglomerado à medida que a tensão de polarização era
variada.
Segundo os pesquisadores, sua
técnica lhes permite fabricar e medir milhares de junções com características
de transporte reprodutíveis.
Circuitos lógicos moleculares
Vários experimentos anteriores
usaram pontos quânticos para produzir efeitos semelhantes, mas como os pontos
quânticos são muito maiores e não são uniformes em tamanho, devido à natureza
de seu processo de fabricação, os resultados não são reprodutíveis - nem todos
os dispositivos feitos com pontos quânticos se comportam do mesmo modo.
Já os grupos moleculares
inorgânicos são menores e idênticos em forma e tamanho, permitindo calcular
exatamente o comportamento elétrico que será obtido deles até a escala atômica.
O próximo passo será usar os
aglomerados inorgânicos para compor os primeiros circuitos lógicos moleculares.
Bibliografia:
Room-temperature current blockade in atomically defined single-cluster junctions
Giacomo Lovat, Bonnie Choi, Daniel W. Paley, Michael L. Steigerwald, Latha Venkataraman, Xavier Roy
Nature Nanotechnology
DOI: 10.1038/nnano.2017.156
Room-temperature current blockade in atomically defined single-cluster junctions
Giacomo Lovat, Bonnie Choi, Daniel W. Paley, Michael L. Steigerwald, Latha Venkataraman, Xavier Roy
Nature Nanotechnology
DOI: 10.1038/nnano.2017.156
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