Cientistas do Instituto de Tecnologia de Tóquio e da Universidade de Tsukuba demonstram que os polímeros podem desempenhar um papel fundamental na fabricação de dispositivos eletrônicos de molécula única, permitindo-nos ultrapassar os limites da revolução nanoeletrônica.

Um dos aspectos mais marcantes dos dispositivos eletrônicos que temos hoje é seu tamanho e o tamanho de seus componentes. Empurrar os limites de quão pequeno um componente eletrônico pode ser feito é um dos principais tópicos de pesquisa na área de eletrônica em todo o mundo, e por boas razões. Por exemplo, a manipulação precisa de correntes incrivelmente pequenas usando nanoeletrônica poderia nos permitir não apenas melhorar as limitações atuais da eletrônica, mas também conceder-lhes novas funcionalidades.

Então, até onde vai a toca do coelho no campo da miniaturização? Uma equipe de pesquisa liderada por Tomoaki Nishino, O professor associado da Escola de Ciências do Instituto de Tecnologia de Tóquio (Tokyo Tech) está explorando as profundezas disso; em outras palavras, eles estão trabalhando em dispositivos de uma única molécula. "Espera-se que a miniaturização final seja realizada pela eletrônica molecular, onde uma única molécula é utilizada como um elemento funcional, "explica Nishino.

Contudo, como seria de esperar, criar componentes eletrônicos a partir de uma única molécula não é uma tarefa fácil. Dispositivos funcionais que consistem em uma única molécula são difíceis de fabricar. Além disso, as junções (pontos de “contato elétrico”) que os envolvem têm vida curta, o que dificulta sua aplicação. Com base em trabalhos anteriores, a equipe de pesquisa inferiu que uma longa cadeia de monômeros (moléculas únicas) para formar polímeros produziria resultados melhores do que moléculas menores. Para demonstrar essa ideia, eles empregaram uma técnica chamada microscopia de tunelamento de varredura (STM), em que uma ponta metálica que termina em um único átomo é usada para medir correntes extremamente pequenas e suas flutuações que ocorrem quando a ponta cria uma junção com um átomo ou átomos na superfície do alvo. Por meio do STM, a equipe criou junções compostas pela ponta e um polímero chamado poli (vinilpiridina) ou sua contraparte monomérica, chamado 4, 4'-trimetilenodipiridina, que pode ser considerado como um dos componentes do polímero. Ao medir as propriedades condutoras dessas junções, os pesquisadores procuraram provar que os polímeros podem ser úteis para a fabricação de dispositivos de uma única molécula.

Contudo, para realizar suas análises, a equipe primeiro teve que desenvolver um algoritmo que lhes permitisse extrair quantidades de seu interesse a partir dos sinais de corrente medidos pelo STM. Resumidamente, seu algoritmo lhes permitiu detectar e contar automaticamente pequenos platôs no sinal atual medido ao longo do tempo a partir da ponta e da superfície do alvo; os planaltos indicaram que uma junção condutora estável foi criada entre a ponta e uma única molécula na superfície.

Usando essa abordagem, a equipe de pesquisa analisou os resultados obtidos para as junções criadas com o polímero e sua contraparte monomérica. Eles descobriram que o polímero produzia propriedades muito melhores como um componente eletrônico do que o monômero. "Probabilidade de formação de junção, uma das propriedades mais importantes para futuras aplicações práticas, foi muito maior para a junção de polímero, "afirma Nishino. Além disso, as vidas úteis dessas junções foram consideradas mais altas, e a corrente fluindo através das junções poliméricas era mais estável e previsível (com menos desvio) do que para as junções monoméricas.

Os resultados apresentados pela equipe de pesquisa revelam o potencial dos polímeros como blocos de construção para a miniaturização eletrônica no futuro. Eles são a chave para ultrapassar os limites dos limites físicos alcançáveis? Esperançosamente, o tempo logo dirá.