p Recentemente, no Instituto de Biodesign da Arizona State University, N.J. Tao e colaboradores descobriram uma maneira de fazer um componente elétrico chave em uma escala fenomenalmente minúscula. Seu diodo de molécula única é descrito na edição online desta semana do Química da Natureza . p No mundo da eletrônica, diodos são componentes versáteis e onipresentes. Aparecendo em várias formas e tamanhos, eles são usados ​​em uma variedade infinita de dispositivos e são ingredientes essenciais para a indústria de semicondutores. Fazendo componentes, incluindo diodos, menores, mais barato, mais rápido e mais eficiente tem sido o Santo Graal de um campo de eletrônica em explosão, agora sondando o reino em nanoescala.

p Tamanho menor significa custo mais barato e melhor desempenho para dispositivos eletrônicos. A CPU do computador de primeira geração usava alguns milhares de transistores, Tao diz observando o avanço acentuado da tecnologia de silício. "Agora, mesmo simples, computadores baratos usam milhões de transistores em um único chip. "

p Mas ultimamente, a tarefa de miniaturização ficou muito mais difícil, e o famoso ditado conhecido como lei de Moore - que afirma que o número de transistores baseados em silício em um chip dobra a cada 18-24 meses - acabará atingindo seus limites físicos. "O tamanho do transistor está chegando a algumas dezenas de nanômetros, apenas cerca de 20 vezes maior do que uma molécula, "Tao diz." Essa é uma das razões pelas quais as pessoas estão entusiasmadas com essa ideia de eletrônica molecular. "

p Diodos são componentes essenciais para uma ampla gama de aplicações, de equipamentos de conversão de energia, para rádios, portas lógicas, fotodetectores e dispositivos emissores de luz. Em cada caso, diodos são componentes que permitem que a corrente flua em uma direção em torno de um circuito elétrico, mas não na outra. Para uma molécula realizar este feito, Tao explica, deve ser fisicamente assimétrico, com uma extremidade capaz de formar uma ligação covalente com o ânodo carregado negativamente e a outra com o terminal catódico positivo.

p O novo estudo compara uma molécula simétrica com uma assimétrica, detalhando o desempenho de cada um em termos de transporte de elétrons. "Se você tem uma molécula simétrica, a corrente vai para os dois lados, muito parecido com um resistor comum, "Tao observa. Isso é potencialmente útil, mas o diodo é um componente mais importante (e difícil) de replicar (veja a figura).

p A ideia de ultrapassar os limites do silício com um componente eletrônico baseado em moléculas já existe há algum tempo. "Os químicos teóricos Mark Ratner e Ari Aviram propuseram o uso de moléculas para eletrônicos como diodos em 1974, "Tao diz, acrescentando "pessoas ao redor do mundo têm tentado fazer isso por mais de 30 anos."

p A maioria dos esforços até agora envolveu muitas moléculas, Notas Tao, referindo-se a filmes finos moleculares. Só muito recentemente foram feitas sérias tentativas para superar os obstáculos aos projetos de uma única molécula. Um dos desafios é conectar uma única molécula a pelo menos dois eletrodos que fornecem corrente a ela. Outro desafio envolve a orientação adequada da molécula no dispositivo. "Agora somos capazes de fazer isso - construir um dispositivo de molécula única com uma orientação bem definida, "Tao diz.

p A técnica desenvolvida pelo grupo de Tao se baseia em uma propriedade conhecida como modulação AC. "Basicamente, aplicamos uma pequena perturbação mecânica que varia periodicamente à molécula. Se houver uma molécula ligada a dois eletrodos, ele responde de uma maneira. Se não houver molécula, podemos dizer. "

p O projeto interdisciplinar envolveu o professor Luping Yu, na Universidade de Chicago, que forneceu as moléculas para estudo, bem como colaborador teórico, Professor Ivan Oleynik da University of South Florida. A equipe usou moléculas conjugadas, em que os átomos estão grudados em ligações únicas e múltiplas alternadas. Essas moléculas exibem grande condutividade elétrica e têm extremidades assimétricas capazes de formar ligações covalentes espontaneamente com eletrodos de metal para criar um circuito fechado.

p Os resultados do projeto levantam a perspectiva de construir diodos de uma única molécula - os menores dispositivos que alguém pode construir. "Acho que é emocionante porque somos capazes de olhar para uma única molécula e brincar com ela, "Tao diz." Podemos aplicar uma voltagem, uma força mecânica, ou campo óptico, meça a corrente e veja a resposta. Como a física quântica controla o comportamento de moléculas individuais, esta capacidade nos permite estudar propriedades distintas daquelas dos dispositivos convencionais. "

p Químicos, físicos, pesquisadores de materiais, especialistas em computação e engenheiros desempenham um papel central no campo emergente da nanoeletrônica, onde um zoológico de moléculas disponíveis com diferentes funções fornece a matéria-prima para a inovação. Tao também está examinando as propriedades mecânicas das moléculas, por exemplo, sua capacidade de oscilar. As propriedades de ligação entre as moléculas as tornam candidatas atraentes para uma nova geração de sensores químicos. "Pessoalmente, Estou interessado em eletrônica molecular não por causa de seu potencial para duplicar as aplicações de silício de hoje, "Tao diz. Em vez disso, a eletrônica molecular se beneficiará de uma eletrônica única, mecânico, propriedades de ligação óptica e molecular que os diferenciam dos semicondutores convencionais. Isso pode levar a aplicativos que complementam, em vez de substituir os dispositivos de silício.

p Fonte:Arizona State University (notícias:web)