p Desde 1960, chips de computador foram construídos usando um processo chamado fotolitografia. Mas nos últimos cinco anos, os recursos do chip ficaram menores que o comprimento de onda da luz, que exigiu algumas modificações engenhosas dos processos fotolitográficos. Manter a taxa de miniaturização do circuito que esperamos - conforme previsto pela Lei de Moore - eventualmente exigirá novas técnicas de fabricação. p Copolímeros em bloco, moléculas que se auto-montam espontaneamente em formas úteis, são uma alternativa promissora à fotolitografia. Em um novo artigo na revista Nature Communications , Os pesquisadores do MIT descrevem a primeira técnica para empilhar camadas de fios de copolímero em bloco de modo que os fios de uma camada se orientem naturalmente perpendicularmente aos da camada abaixo.

p A capacidade de produzir facilmente tais "estruturas de malha" pode tornar a automontagem uma maneira muito mais prática de fabricar memória, chips ópticos, e até mesmo gerações futuras de processadores de computador.

p "Há trabalhos anteriores na fabricação de uma estrutura de malha - por exemplo, nosso trabalho, "diz Amir Tavakkoli, pós-doutorado no Laboratório de Pesquisa de Eletrônica do MIT e um dos três primeiros autores do novo artigo. "Usamos postes que havíamos fabricado por litografia de feixe de elétrons, o que é demorado. Mas aqui, não usamos a litografia por feixe de elétrons. Usamos a primeira camada de copolímero em bloco como um modelo para a automontagem de outra camada de copolímero em bloco em cima dela. "

p Os coautores de Tavakkoli no artigo são Sam Nicaise, um estudante de graduação em engenharia elétrica, e Karim Gadelrab, um estudante de pós-graduação em ciência de materiais e engenharia. Os autores seniores são Alfredo Alexander-Katz, o Professor Associado Walter Henry Gale de Ciência e Engenharia de Materiais; Caroline Ross, o professor Toyota de Ciência e Engenharia de Materiais; e Karl Berggren, professor de engenharia elétrica.

p Casais infelizes

p Os polímeros são moléculas longas feitas de unidades moleculares básicas enfiadas em cadeias. Plásticos são polímeros, e também moléculas biológicas como DNA e proteínas. Um copolímero é um polímero feito pela união de dois polímeros diferentes.

p Em um copolímero em bloco, os polímeros constituintes são escolhidos de forma que sejam quimicamente incompatíveis entre si. São suas tentativas de se afastarem - tanto dentro de uma única cadeia de polímero quanto dentro de um filme de polímero - que os faz se autoorganizar.

p No caso dos pesquisadores do MIT, um dos polímeros constituintes é à base de carbono, o outro à base de silício. Em seus esforços para escapar do polímero à base de carbono, os polímeros à base de silício se dobram sobre si mesmos, formando cilindros com voltas de polímero à base de silício no interior e o outro polímero eriçado no exterior. Quando os cilindros são expostos a um plasma de oxigênio, o polímero à base de carbono queima e o silício se oxida, deixando cilindros semelhantes a vidro presos a uma base.

p Para montar uma segunda camada de cilindros, os pesquisadores simplesmente repetem o processo, embora usando copolímeros com comprimentos de cadeia ligeiramente diferentes. Os cilindros da nova camada se orientam naturalmente perpendicularmente aos da primeira.

p O tratamento químico da superfície na qual o primeiro grupo de cilindros é formado fará com que eles se alinhem em fileiras paralelas. Nesse caso, a segunda camada de cilindros também formará filas paralelas, perpendiculares às do primeiro.

p Mas se os cilindros na camada inferior puderem se formar ao acaso, serpenteando para elaborar, padrões de looping, os cilindros na segunda camada manterão sua orientação relativa, criando seus próprios elaborados, mas perpendicular, padrões.

p A estrutura de malha ordenada é aquela que tem as aplicações mais óbvias, mas o desordenado talvez seja o feito técnico mais impressionante. "É com isso que os cientistas de materiais estão entusiasmados, "Nicaise diz.

p Porquês e onde

p Fios de vidro não são diretamente úteis para aplicações eletrônicas, mas pode ser possível semeá-los com outros tipos de moléculas, o que os tornaria eletronicamente ativos, ou para usá-los como um modelo para depositar outros materiais. Os pesquisadores esperam poder reproduzir seus resultados com polímeros mais funcionais. Para esse fim, eles tiveram que caracterizar teoricamente o processo que produziu seus resultados. "Usamos simulações de computador para entender os principais parâmetros que controlam a orientação do polímero, "Gadelrab diz.

p O que eles descobriram foi que a geometria dos cilindros na camada inferior limitava as possíveis orientações dos cilindros na camada superior. Se as paredes dos cilindros inferiores forem muito íngremes para permitir que os cilindros superiores se encaixem confortavelmente, os cilindros superiores tentarão encontrar uma orientação diferente.

p Também é importante que as camadas superior e inferior tenham apenas interações químicas fracas. De outra forma, os cilindros superiores tentarão se empilhar em cima dos inferiores como toras em uma pilha.

p Ambas as propriedades - geometria do cilindro e interação química - podem ser previstas a partir da física das moléculas de polímero. Portanto, deve ser possível identificar outros polímeros que apresentarão o mesmo comportamento. p Esta história foi republicada por cortesia do MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), um site popular que cobre notícias sobre pesquisas do MIT, inovação e ensino.