As junções e o mecanismo de retificação. uma, Estrutura molecular de HSC 15 Fc – C≡C – Fc. b, Ilustração esquemática das junções, onde α é o ângulo de inclinação da unidade Fc – C≡C – Fc. Setas duplas indicam a interação de Coulomb ou van der Waals entre a unidade Fc – C≡C-Fc e o eletrodo superior polarizado negativamente ou positivamente, respectivamente. c, Diagramas de nível de energia em polarização negativa e positiva, onde as setas indicam o mecanismo de transporte de carga e n (V) é o funcional que descreve o número dependente de polarização de moléculas envolvidas no transporte de carga. Crédito: Nature Nanotechnology (2017). DOI:10.1038 / nnano.2017.110
Uma equipe de pesquisa internacional que inclui o professor Enrique del Barco da University of Central Florida, Damien Thompson, da Universidade de Limerick, e Christian A. Nijhuis, da Universidade Nacional de Cingapura, quebrou uma limitação importante que, por quase 20 anos, impediu o uso prático de diodos moleculares.
Os circuitos elétricos são os blocos básicos da eletrônica moderna, com componentes que controlam o fluxo de corrente. Um desses componentes é o diodo, que permite o fluxo de corrente em uma direção enquanto bloqueia o fluxo oposto.
Os circuitos que são onipresentes em dispositivos eletrônicos em todo o mundo são baseados em silício. Mas os cientistas há muito tentam duplicar as capacidades dos circuitos baseados em silício no nível molecular. A eletrônica molecular usa moléculas únicas ou coleções em nanoescala de moléculas únicas como componentes eletrônicos. Isso permitiria a miniaturização sem precedentes de computadores e outros aparelhos eletrônicos.
Os diodos são caracterizados por sua taxa de retificação, que é a taxa entre a corrente para polarização elétrica positiva e negativa. As taxas de retificação de diodos à base de silício comerciais têm taxas de retificação entre 10 5 e 10 8 .
Quanto maior a taxa de retificação, mais preciso é o controle da corrente. Então, por quase 20 anos sem sucesso, pesquisadores têm tentado projetar diodos moleculares que correspondam ou excedam essa taxa de retificação. Uma limitação teórica fundamental de uma única molécula limitou diodos moleculares a taxas de retificação não superiores a 10 3 —Diferente dos valores comerciais dos diodos à base de silício.
Agora, conforme relatado na segunda-feira no jornal acadêmico Nature Nanotechnology , uma equipe de cientistas liderada por Nijhuis demonstrou uma maneira de alcançar uma taxa de retificação que se pensava ser uma impossibilidade teórica.
Os pesquisadores foram capazes de formar junções de túnel em macroescala com base em uma única camada de diodos moleculares. O número de moléculas que conduzem corrente nessas junções muda com a polaridade de polarização, multiplicando assim a razão de retificação intrínseca de uma molécula individual para polarização direta por três ordens de magnitude. Seu método superou os 10 3 limitação, resultando em uma taxa de retificação recorde de 6,3 x 10 5 .
“Superou aquele limite imposto pela teoria. Definitivamente, agora você tem um diodo molecular que responde comparativamente aos diodos à base de silício, "disse del Barco, um físico que interpretou os dados e realizou a modelagem teórica que explicou como funciona. "Ele move algo que era apenas ciência para uma possibilidade comercial."
A descoberta provavelmente não substituirá os diodos de silício, mas poderia eventualmente levar ao uso de diodos moleculares para aplicações que os diodos de silício não conseguem lidar. E diodos moleculares, que pode ser produzido em um laboratório de química, seria mais barato e mais fácil de fabricar do que os diodos padrão.
