p Os dispositivos plasmônicos combinam a 'supervelocidade' da óptica com a 'super pequena' da microeletrônica. Esses dispositivos exibem efeitos quânticos e prometem como possíveis elementos de circuito ultrarrápido, mas o processamento de material atual limita esse potencial. Agora, uma equipe de pesquisadores de Cingapura usou um novo processo físico, conhecido como tunelamento plasmônico quântico, para demonstrar a possibilidade de dispositivos plasmônicos quânticos práticos. p O tunelamento é um aspecto intrigante da mecânica quântica, pelo qual uma partícula é capaz de passar por uma barreira classicamente intransponível. Teoricamente, o tunelamento plasmônico quântico só é perceptível quando os componentes plasmônicos estão muito próximos - em meio nanômetro ou menos. Contudo, pesquisadores do Instituto A * STAR de Pesquisa e Engenharia de Materiais, o Instituto A * STAR de Computação de Alto Desempenho e a Universidade Nacional de Cingapura foram capazes de observar os efeitos quânticos entre materiais com espaçamento de mais de um nanômetro.

p Eles investigaram o tunelamento de elétrons através de uma lacuna entre dois cubos de prata em nanoescala revestidos com uma monocamada de moléculas. A microscopia eletrônica de transmissão de alta resolução mostrou que esses nanocubos se auto-organizam em pares. A separação, e, portanto, a distância do túnel, entre as nanopartículas poderia ser controlado pela escolha da molécula de superfície - entre 0,5 e 1,3 nanômetros nos casos testados.

p A monocamada de moléculas tinha outra função - fornecer controle eletrônico molecular sobre a frequência da corrente oscilante do túnel, que pode ser ajustado entre 140 e 245 terahertz (1 terahertz =1012 hertz), como foi mostrado por espectroscopia de perda de energia de elétrons monocromados.

p Previsões teóricas, apoiado por resultados experimentais, confirmou a natureza das correntes de túnel assistidas por plasmon entre os cubos de prata. "Mostramos que é possível iluminar um pequeno sistema de dois cubos de prata próximos (veja a imagem) e gerar uma corrente de túnel que oscila muito rapidamente entre esses eletrodos de prata, "explica o pesquisador A * STAR Michel Bosman." A oscilação é várias ordens de magnitude mais rápida do que as velocidades de clock típicas em microprocessadores, que atualmente operam no regime de gigahertz (=109 hertz). "Ao mesmo tempo, os resultados também demonstram a possibilidade de eletrônica molecular terahertz.

p Dois fatores contribuíram para o sucesso dos experimentos. Primeiro, os nanocubos tinham superfícies atomicamente planas, maximizar a área de superfície de tunelamento entre as duas nanopartículas. Segundo, a lacuna preenchida pela molécula aumentou a taxa de tunelamento, tornando possível medir o tunelamento quântico assistido por plasmon.

p "Agora vamos usar moléculas diferentes na lacuna do túnel para descobrir até onde as correntes do túnel podem ser carregadas, e em que faixa podemos ajustar a frequência de oscilação, "diz Bosman.