O fio proposto é 'dopado' com uma unidade de rutênio que aumenta sua condutância a níveis sem precedentes em comparação com fios moleculares semelhantes relatados anteriormente. Crédito: Jornal da American Chemical Society
Cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio projetaram um novo tipo de fio molecular dopado com rutênio organometálico para atingir uma condutância mais alta sem precedentes do que os fios moleculares anteriores. A origem da alta condutância nesses fios é fundamentalmente diferente de dispositivos moleculares semelhantes e sugere uma estratégia potencial para o desenvolvimento de fios moleculares "dopados" altamente condutores.
Desde sua concepção, pesquisadores tentaram reduzir os dispositivos eletrônicos a tamanhos sem precedentes, ao ponto de fabricá-los a partir de algumas moléculas. Fios moleculares estão entre os blocos de construção dessas engenhocas minúsculas, e muitos pesquisadores têm desenvolvido estratégias para sintetizar altamente condutora, fios estáveis de moléculas cuidadosamente projetadas.
Uma equipe de pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Tóquio, incluindo Yuya Tanaka, projetou um novo fio molecular na forma de uma junção eletrodo de metal-molécula de eletrodo de metal (MMM), incluindo um poliino, uma molécula semelhante a uma cadeia orgânica, "dopado" com uma unidade à base de rutênio Ru (dppe) 2 . O projeto proposto, destaque na capa do Jornal da American Chemical Society , baseia-se na engenharia dos níveis de energia dos orbitais condutores dos átomos do fio, considerando as características dos eletrodos de ouro.
Usando microscopia de tunelamento de varredura, a equipe confirmou que a condutância desses fios moleculares era igual ou superior à dos fios moleculares orgânicos relatados anteriormente, incluindo fios semelhantes "dopados" com unidades de ferro. Motivado por esses resultados, os pesquisadores então investigaram a origem da condutância superior do fio proposto. Eles descobriram que as propriedades condutoras observadas eram fundamentalmente diferentes das junções MMM semelhantes relatadas anteriormente e eram derivadas da divisão orbital. Em outras palavras, a divisão orbital induz mudanças nos orbitais de elétrons originais dos átomos para definir um novo orbital "híbrido" que facilita a transferência de elétrons entre os eletrodos de metal e as moléculas de arame. De acordo com Tanaka, "tal comportamento de divisão orbital raramente foi relatado para qualquer outra junção MMM."
Uma vez que uma lacuna estreita entre os orbitais moleculares ocupados mais alto (HOMO) e mais baixo (LUMO) é um fator crucial para aumentar a condutância dos fios moleculares, o protocolo de síntese proposto adota uma nova técnica para explorar esse conhecimento, como Tanaka acrescenta "O presente estudo revela uma nova estratégia para realizar fios moleculares com uma lacuna HOMO-LUMO extremamente estreita via formação de junção MMM."
Esta explicação para as propriedades condutoras fundamentalmente diferentes dos fios propostos facilita o desenvolvimento estratégico de novos componentes moleculares, que poderiam ser os blocos de construção de futuros dispositivos eletrônicos minúsculos.
