O ruído é a flutuação aleatória de baixa frequência que ocorre em muitos sistemas, incluindo eletrônicos, ambientes, e organismos. O ruído pode obscurecer os sinais, por isso, muitas vezes é removido de eletrônicos e transmissões de rádio. A origem do ruído na eletrônica em nanoescala é atualmente de muito interesse, e dispositivos que operam usando ruído foram propostos. Materiais com alta relação superfície-volume são atraentes para estudar o ruído produzido pela eletrônica em nanoescala porque são muito sensíveis às mudanças em suas superfícies. Um material representativo deste tipo são os nanotubos de carbono, que são folhas enroladas da rede hexagonal de grafeno, que tem apenas um átomo de carbono de espessura.

Uma colaboração japonesa liderada pela Universidade de Osaka explorou a capacidade de moléculas únicas de afetar o ruído gerado por dispositivos eletrônicos em nanoescala baseados em nanotubos de carbono. A equipe fabricou dispositivos simples que consistem em um nanotubo de carbono ligando dois eletrodos. Os dispositivos foram expostos a diferentes moléculas grandes, fazendo com que alguns se liguem à superfície do nanotubo de carbono. Verificou-se que diferentes moléculas davam sinais de ruído únicos relacionados às propriedades das moléculas. A força da interação entre os nanotubos de carbono e as moléculas foi previsível a partir dos sinais de ruído obtidos.

"O sinal gerado pelo dispositivo de nanotubo de carbono mudou após a adsorção de moléculas individuais específicas, "diz o primeiro autor Agung Setiadi." Isso ocorre porque a molécula adsorvida gerou um estado de armadilha no nanotubo de carbono, que mudou sua condutância. "

O que isso significa é que os dispositivos baseados em nanotubos de carbono eram tão sensíveis que os pesquisadores foram capazes de detectar assinaturas únicas de moléculas individuais. A capacidade de caracterizar moléculas individuais usando nanoeletrônica altamente sensível é uma perspectiva interessante no campo dos sensores, particularmente para aplicações de neuro e biossensores.

"O uso de sinais de ruído para identificar a atividade molecular ((interação) ou (orbital ativo)) é atraente para o desenvolvimento de dispositivos de detecção avançados, "explica o autor correspondente, Megumi Akai-Kasaya." Demonstramos que o ruído pode ser explorado para melhorar a capacidade de detecção de sinal de um dispositivo. "Os resultados desta demonstração bem-sucedida serão publicados em um futuro próximo em um artigo de acompanhamento.

A sensibilidade de detecção de sinal pode ser aumentada por meio da geração de ruído controlável. Esses dispositivos baseados em nanotubos de carbono ilustram que é possível detectar moléculas únicas por meio de suas assinaturas de ruído exclusivas nos sinais de corrente do dispositivo. O conhecimento aprimorado da origem do ruído em nível molecular deve levar ao desenvolvimento de eletrônicos que usam o ruído para melhorar seu desempenho em vez de degradá-lo.