p Nanodots de óxido de ferro foram dispostos em um padrão altamente ordenado sem o uso de modelos. O diâmetro médio das partículas era de 25 nanômetros, com espaçamento regular de 45 nm.
p (Phys.org) —Dificilmente há um momento na vida moderna que não envolva dispositivos eletrônicos, se eles estão guiando você para um destino por GPS ou decidindo quais mensagens recebidas merecem um bipe, anel ou vibração. Mas nossa expectativa de que a próxima temporada de compras inevitavelmente oferecerá um upgrade para dispositivos mais poderosos depende muito do tamanho - ou seja, a capacidade da indústria de encolher transistores para que mais possam caber em superfícies de chip cada vez menores. p Os engenheiros estão à altura da tarefa de miniaturização eletrônica há décadas, e o princípio de que a indústria de computadores será capaz de fazer isso em um cronograma regular - conforme codificado na Lei de Moore - não entrará em dúvida tão cedo, graças a pesquisadores como Chuanbing Tang, da Universidade da Carolina do Sul.
p Tang é líder na construção de estruturas minúsculas de baixo para cima, ao invés de cima para baixo. Atualmente, a eletrônica moderna é fabricada principalmente pelo último método:a superfície lisa de um material de partida - digamos, um wafer de silício - é gravado através de micro- ou nanolitografia para estabelecer um padrão nele.
p O método de cima para baixo pode envolver um modelo pré-fabricado, como uma fotomáscara, para estabelecer o padrão. Mas a abordagem está se tornando cada vez mais desafiadora, porque reduzir o tamanho dos recursos nos modelos necessários está ficando extremamente caro à medida que os engenheiros avançam na nanoescala. "Ir de 500 a menos de 30 nanômetros tem um custo proibitivo para a produção em grande escala, "disse Tang, professor assistente no departamento de química e bioquímica da Faculdade de Artes e Ciências da USC.
p Chuanbing Tang (à direita) e Christopher Hardy usaram microscopia de força atômica para caracterizar os padrões em nanoescala que construíram de baixo para cima.
p Como químico, Tang usa uma abordagem de baixo para cima:ele trabalha com as moléculas individuais que vão para a superfície, persuadindo-os a se auto-organizarem nos padrões necessários. Um método estabelecido de fazer isso envolve copolímeros em bloco, em que uma cadeia de polímero é composta de duas ou mais seções de monômeros polimerizados diferentes.
p Se as diferentes seções do bloco forem projetadas corretamente, os blocos irão se auto-agregar quando colocados em uma superfície, e a agregação pode ser aproveitada para criar padrões desejáveis em nanoescala sem a necessidade de quaisquer modelos. Copolímeros de di-bloco de poli (óxido de etileno) e poliestireno, por exemplo, têm sido usados para construir matrizes altamente ordenadas de cilindros perpendiculares de materiais em nanoescala. Evaporação de solvente, ou recozimento, desses polímeros em superfícies exercem um campo direcional externo que pode aprimorar o processo de padronização e criar matrizes quase sem defeitos.
p O laboratório de Tang acaba de publicar um artigo na edição especial "Investigadores Emergentes 2013" da revista
Comunicações Químicas que leva este método a um novo nível. Trabalhando junto com o estudante de graduação Christopher Hardy, Tang liderou uma equipe que fabricou nanopartículas de puro, óxido de ferro cristalino com tamanho e espaçamento controlados em bolachas de silício, incorporando covalentemente uma fração de ferroceno em um copolímero tri-block.
p Incorporar metais em projetos em nanoescala é crucial para a fabricação de dispositivos eletrônicos, e o método de Tang é um passo em frente para o campo. Como o ferroceno está covalentemente ligado ao copolímero em bloco, não há necessidade de uma etapa de complexação para adicionar um composto contendo metal à superfície - uma exigência onerosa da maioria dos métodos anteriores. Além disso, sua técnica é um passo além dos sistemas de polímero relacionados que contêm ligações covalentes de ferrocenilsilano, em que a remoção dos componentes orgânicos deixa para trás óxido de silício como uma impureza no óxido de metal.
p A técnica é um acréscimo promissor às ferramentas disponíveis para lidar com a necessidade crônica de diminuir o tamanho dos componentes eletrônicos. "A indústria não substituirá os métodos de cima para baixo, "Tang disse, "mas eles planejam usar de baixo para cima junto com os métodos existentes de cima para baixo em breve."
p Também há versatilidade na técnica. "Aqui usamos um polímero contendo ferroceno, que convertemos no óxido de ferro inorgânico. Mas se substituirmos o ferroceno no polímero pelo precursor de carbono, poderíamos fazer um nanobastão de carbono perpendicular, que teria muitos usos potenciais, "Tang disse." Ou podemos incorporar um polímero semicondutor, como o politiofeno, o que seria muito útil em aplicações de células solares. "