p "Transporte balístico" - parece uma explosão no futuro. E isso é. p Ao fabricar tiras de carbono com apenas um átomo de espessura e menos de 15 átomos de largura, os pesquisadores pretendem criar "fios" em escala molecular capazes de transportar informações milhares de vezes mais rápido do que é possível hoje.

p Empilhados em circuitos integrados, essas tiras microscópicas conhecidas como nanofitas de grafeno podem aumentar em mais de 10, 000 vezes o número de transistores por área em chips de computador. O transporte de corrente excepcionalmente rápido ao longo das nanofitas de grafeno não só aumentaria o desempenho do chip, mas poderia refinar a sensibilidade dos sensores para monitorar o desempenho do circuito ou mudanças ambientais sutis.

p Concebido pela primeira vez há apenas dez anos, a tecnologia nanofibra é, claro, um campo muito quente. Para explorar com sucesso a grande promessa do grafeno, no entanto, as dimensões absolutas das nanofitas e sua simetria interna devem ser precisas e previsíveis. Variações na estrutura geram incerteza de desempenho e ineficiência. As técnicas de fabricação de hoje ainda não estão à altura do trabalho.

p Felix Fischer, um químico em Berkeley, está usando o apoio do Bakar Fellows Program para desenvolver uma maneira totalmente nova e extraordinariamente precisa de criar nanofitas.

p Fischer também recebeu uma bolsa da David and Lucille Packard Foundation Fellowship, concedido este ano a 16 dos jovens cientistas e engenheiros mais inovadores do país.

p A condutividade e outras propriedades elétricas das nanofitas são essencialmente definidas por suas dimensões. Esse, por sua vez, deriva de sua estrutura atômica absoluta. Adicionando apenas um ou dois átomos de carbono a uma fita de 15 átomos de largura, por exemplo, degrada sua capacidade de trabalhar à temperatura ambiente.

p Os métodos de fabricação atuais dependem de meios físicos relativamente rudes para criar as tiras microscópicas - se algo na escala de menos de um bilionésimo de uma polegada pode realmente ser chamado de bruto.

p "A abordagem convencional usa um feixe focalizado para esculpir nanofitas de folhas de grafeno, "Fischer diz." Você esculpe a estrutura que deseja a partir de um pedaço maior de carbono. Isso pode ser feito de forma relativamente rápida, mas você não tem controle preciso sobre a posição de cada átomo de carbono na fita.

p "Queremos nanofitas em que saibamos exatamente onde está cada átomo."

p Em vez de esculpir fisicamente tiras de grafeno, Fischer os prepara quimicamente. Ao criar nanofitas a partir de suas subunidades moleculares, ele pode controlar a posição e o número de cada átomo na fita e obter controle previsível sobre seu desempenho, ele diz.

p Seu laboratório sintetiza blocos de construção moleculares feitos de anéis de átomos de carbono e hidrogênio, semelhante à estrutura química do benzeno. Eles então aquecem as moléculas para ligar os blocos de construção em cadeias lineares. Em uma segunda etapa de aquecimento, os átomos de hidrogênio em excesso são retirados do esqueleto de carbono, produzindo uma estrutura uniforme de ligações carbono-carbono.

p O arranjo atômico da montagem e seu substrato de suporte parecem pele de cobra ou uma trilha de pneu - embora em uma escala fenomenalmente pequena. Se 10, 000 nanofitas foram colocadas lado a lado e formariam uma estrutura com a largura de um fio de cabelo humano.

p Os elétrons podem viajar ao longo da fita uniforme de grafeno essencialmente sem átomos para bloquear seu caminho. Sua trajetória reta permite que transportem corrente milhares de vezes mais rápido em curtas distâncias do que fariam por meio de um condutor metálico tradicional como o fio de cobre.

p Este, por sua vez, significa que os transistores podem ser ligados e desligados muito mais rápido - uma das chaves para aumentar a velocidade de um circuito.

p Fischer descobriu que as nanofitas podem operar como semicondutores à temperatura ambiente quando têm entre 10 e 20 átomos de largura.

p "Quanto mais larga a fita, quanto mais estreito o gap (um determinante da condutância elétrica), "diz ele." Se você for para outros muito mais amplos, as propriedades de que precisamos fracassam. "

p As tiras de grafeno podem permitir um transporte muito mais rápido, armazenar, e recuperação de dados do que os semicondutores de hoje. Sua estrutura também dissipa bem o calor, o que permitiria que os computadores e outros grandes circuitos de dispositivos eletrônicos funcionassem por mais tempo e com mais eficiência.

p Recostando-se na cadeira, braços cruzados atrás da cabeça e um sorriso alegre no rosto, Fischer compara seu interesse por nanofitas à empolgação de uma criança sonhando em ser astronauta. "É estar em um lugar onde ninguém esteve antes. Em química, você pode fazer coisas novas todos os dias. Você está limitado apenas pela sua imaginação e criatividade. "

p Ele menciona a freqüentemente citada Lei de Moore, que prevê que o desempenho dos chips de computador dobrará a cada dois anos. "Muitos fabricantes temem que possamos estar atingindo um limite máximo. É preciso pensar em como produzir dispositivos eletrônicos que funcionem mais rápido sem gerar mais calor. Essas nanofitas podem ser a chave para cumprir a Lei de Moore."

p Certamente, imaginar essa possibilidade é o primeiro passo.