p Para continuar avançando, dispositivos eletrônicos de última geração devem explorar totalmente a nanoescala, onde os materiais medem apenas bilionésimos de um metro. Mas equilibrar a complexidade, precisão, e a escalabilidade de fabricação em escalas tão fantasticamente pequenas é inevitavelmente difícil. Felizmente, alguns nanomateriais podem ser persuadidos a se encaixar nas formações desejadas - um processo chamado automontagem. p Cientistas do Laboratório Nacional de Brookhaven do Departamento de Energia dos EUA (DOE) acabaram de desenvolver uma maneira de direcionar a automontagem de vários padrões moleculares dentro de um único material, produzindo novas arquiteturas em nanoescala. Os resultados foram publicados na revista Nature Communications .

p "Este é um salto conceitual significativo na automontagem, "disse o físico Aaron Stein do Brookhaven Lab, autor principal do estudo. "No passado, estávamos limitados a um único padrão emergente, mas essa técnica quebra essa barreira com relativa facilidade. Isso é significativo para a pesquisa básica, certamente, mas também pode mudar a maneira como projetamos e fabricamos produtos eletrônicos. "

p Microchips, por exemplo, use modelos meticulosamente padronizados para produzir as estruturas em nanoescala que processam e armazenam informações. Por meio da automontagem, Contudo, essas estruturas podem se formar espontaneamente sem aquela padronização preliminar exaustiva. E agora, a automontagem pode gerar vários padrões distintos - aumentando muito a complexidade das nanoestruturas que podem ser formadas em uma única etapa.

p "Esta técnica se encaixa facilmente em fluxos de trabalho de fabricação de microchip existentes, "disse o co-autor do estudo Kevin Yager, também um físico de Brookhaven. "É empolgante fazer uma descoberta fundamental que um dia poderia chegar aos nossos computadores."

p O trabalho experimental foi conduzido inteiramente no Brookhaven Lab's Center for Functional Nanomaterials (CFN), um DOE Office of Science User Facility, alavancando expertise e instrumentação internos.

p Cozinhando complexidade organizada

p A colaboração usou copolímeros em bloco - cadeias de duas moléculas distintas ligadas entre si - por causa de sua capacidade intrínseca de se automontar.

p "Por mais poderosa que seja a automontagem, suspeitamos que orientar o processo iria melhorá-lo para criar uma automontagem verdadeiramente 'responsiva', disse o co-autor do estudo Greg Doerk, de Brookhaven.

p Para orientar a automontagem, os cientistas criam modelos de substrato precisos, mas simples. Usando um método chamado litografia por feixe de elétrons - a especialidade de Stein - eles gravam padrões milhares de vezes mais finos do que um fio de cabelo humano na superfície do molde. Em seguida, eles adicionam uma solução contendo um conjunto de copolímeros em bloco no modelo, gire o substrato para criar um revestimento fino, e "assar" tudo em um forno para colocar as moléculas em formação. A energia térmica impulsiona a interação entre os copolímeros em bloco e o modelo, definir a configuração final - neste caso, linhas paralelas ou pontos em uma grade.

p "Na automontagem convencional, as nanoestruturas finais seguem as linhas de orientação do modelo, mas são de um único tipo de padrão, "Stein disse." Mas tudo isso mudou. "

p Linhas e pontos, Vivendo juntos

p A colaboração havia descoberto anteriormente que a mistura de diferentes copolímeros em bloco permitia vários, linha coexistente e nanoestruturas de pontos para se formar.

p "Descobrimos um fenômeno emocionante, mas não foi possível selecionar qual morfologia emergiria, " Yager said. But then the team found that tweaking the substrate changed the structures that emerged. By simply adjusting the spacing and thickness of the lithographic line patterns-easy to fabricate using modern tools-the self-assembling blocks can be locally converted into ultra-thin lines, or high-density arrays of nano-dots.

p "We realized that combining our self-assembling materials with nanofabricated guides gave us that elusive control. And, claro, these new geometries are achieved on an incredibly small scale, " said Yager.

p "In essence, " said Stein, "we've created 'smart' templates for nanomaterial self-assembly. How far we can push the technique remains to be seen, but it opens some very promising pathways."

p Gwen Wright, another CFN coauthor, added, "Many nano-fabrication labs should be able to do this tomorrow with their in-house tools-the trick was discovering it was even possible."

p The scientists plan to increase the sophistication of the process, using more complex materials in order to move toward more device-like architectures.

p "The ongoing and open collaboration within the CFN made this possible, " said Charles Black, director of the CFN. "We had experts in self-assembly, electron beam lithography, and even electron microscopy to characterize the materials, all under one roof, all pushing the limits of nanoscience."