A demanda do consumidor continuamente empurra a indústria de eletrônicos para projetar dispositivos menores. Agora, os pesquisadores da A * STAR usaram um modelo teórico para avaliar o potencial dos fios elétricos feitos de cadeias de polímeros que poderiam ajudar na miniaturização.

À medida que os circuitos integrados de silício convencionais atingem seu limite de tamanho inferior, novos conceitos são necessários, como a eletrônica molecular - o uso de componentes eletrônicos compostos de blocos de construção moleculares. Shuo-Wang Yang do A * STAR Institute of High Performance Computing junto com seus colegas e colaboradores, estão usando modelagem por computador para projetar fios elétricos feitos de cadeias de polímero.

"É uma meta de longa data fazer fios moleculares condutores em substratos semicondutores ou isolantes tradicionais para satisfazer a demanda contínua de miniaturização em dispositivos eletrônicos, "explica Yang.

O progresso foi atrasado na identificação de moléculas que conduzem eletricidade e se ligam a substratos. "Estruturas com grupos funcionais que facilitam a adsorção de superfície forte geralmente exibem baixa condutividade elétrica, porque as transportadoras de carga tendem a se localizar nesses grupos, " ele adiciona.

A equipe de Yang aplicou a teoria do funcional da densidade a uma abordagem de duas etapas para sintetizar cadeias de polímeros lineares em uma superfície de silício1, 2. "Esta teoria é o melhor método de simulação para descobrir o mecanismo por trás das reações químicas em níveis atômicos e eletrônicos. Ela pode ser usada para prever as vias de reação para orientar os pesquisadores, "diz Yang.

A primeira etapa é o crescimento automontado de monômeros únicos na superfície de silício. A equipe de Yang estudou vários monômeros potenciais, incluindo, mais recentemente, um alceno 1 substituído com tiofeno e um anel de benzeno simétrico com três alcinos anexados 2. A segunda etapa é a polimerização dos monômeros amarrados pela adição de um radical ao sistema.

De acordo com os cálculos, esses polímeros amarrados são semicondutores em seu estado natural. "Introduzimos alguns furos, como defeitos atômicos, aos fios para mudar os níveis de Fermi e torná-los condutores, "Yang explica.

A equipe então estudou as estruturas de banda de elétrons de cada componente antes e depois do tethering e polimerização; encontrando pouca transferência de carga entre os fios moleculares e as superfícies de silício. "Os polímeros enxertados na superfície e os substratos subjacentes parecem independentes uns dos outros, que é um modelo ideal de um fio molecular condutor em um substrato semicondutor tradicional, "diz Yang.

"Nossa descoberta fornece um guia teórico para a fabricação de fios moleculares ideais em superfícies semicondutoras tradicionais, ", acrescenta. A equipe planeja estender seu trabalho para estudar análogos 2D dessas cadeias de polímero 1D que poderiam funcionar como uma camada metálica em dispositivos eletrônicos moleculares.