p Um estudo publicado em Nature Communications envolvendo pesquisadores do Instituto de Estudos Avançados em Nanociência de Madrid (IMDEA) e da Universidade de Sevilla mediu pela primeira vez a condutividade elétrica de um único nanotubo de carbono com moléculas de spin-crosslinked dentro dele. p À medida que os dispositivos eletrônicos continuam encolhendo para atender às demandas do mercado, os cientistas estão trabalhando para desenvolver os componentes minúsculos que os fazem funcionar. Existe uma demanda persistente por processos rápidos e eficientes, e dispositivos spin-logic (Spintrônica) podem ser a solução para moldar o futuro da computação. Aqui, moléculas magnéticas podem adicionar um novo toque à eletrônica convencional. Em particular, moléculas de spin-crossover (SCO) conformam uma família de unidades funcionais de dimensão zero (0D) que exibem um interruptor de rotação radical acionado por uma mudança eletroestrutural ativável por estímulo externo, como luz, pressão ou temperatura. O interruptor de rotação confere às moléculas SCO excelentes recursos e funcionalidades para implementação em nanoeletrônica. Contudo, seu caráter isolante impede que essas moléculas sejam totalmente exploradas até o momento. Vários grupos incorporaram moléculas SCO em matrizes de material condutor, mas os resultados não são totalmente compatíveis com os requisitos de dispositivos em nanoescala.

p Um sistema inovador para incorporar com eficácia moléculas SCO a materiais condutores é introduzi-las dentro de nanotubos de carbono condutores. Nanotubos de carbono são materiais unidimensionais (1D), Forte, leve e, mais importante, fios em miniatura altamente condutores de eletricidade, tipicamente 1-5 nanômetros de diâmetro, mas até centímetros de comprimento. Pela primeira vez, um grupo de pesquisadores do IMDEA Nanociencia encapsulou moléculas SCO baseadas em Fe dentro de nanotubos de carbono. Os nanotubos de carbono de parede única atuam como backbones condutores que carregam, proteger e detectar o estado de rotação SCO das moléculas, e supera suas desvantagens de isolamento.

p Os pesquisadores, liderado pelo Prof. Emilio M. Pérez, Dr. José Sanchez Costa e Dr. Enrique Burzurí, estudou o transporte de elétrons através de nanotubos de carbono individuais embutidos em transistores em nanoescala por dieletroforese. Eles descobriram uma mudança na condutância elétrica do nanotubo que é modificada pelo estado de spin das moléculas SCO encapsuladas. A transição entre os dois estados condutores é disparada por uma chave térmica que acaba não sendo simétrica:o ponto de temperatura de transição não é o mesmo descendo e subindo no termômetro. Este fato abre uma histerese não presente em amostras cristalinas, e surgem muitas aplicações potenciais interessantes para o sistema híbrido:"Esses sistemas são como elementos de mini-memória em nanoescala, pois apresentam ciclo de histerese com variação de temperatura. Eles também poderiam servir como um filtro de spin (uma demanda por dispositivos spintrônicos) porque o nanotubo "sente" se a molécula tem spin ou não ", comenta Burzurí.

p Os resultados experimentais são apoiados por cálculos teóricos por pesquisadores da Universidad de Sevilla. Durante a troca, os orbitais das moléculas SCO mudam e, portanto, sua hibridização com o nanotubo de carbono, isso, por sua vez, modifica a condutividade elétrica do último. As moléculas SCO em seu estado de spin baixo têm uma interação mais forte com os nanotubos; é mais difícil para eles alterar seu estado de spin e isso se traduz em um "salto" na condutividade do nanotubo em uma determinada temperatura, dependendo do estado de rotação inicial.

p Este primeiro encapsulamento de moléculas SCO dentro de nanotubos de carbono de parede simples é um resultado de pesquisa fundamental que ajuda a entender o comportamento dessas moléculas quando confinadas em espaços muito pequenos, e fornece um backbone para sua leitura e posicionamento em nanodispositivos. Os autores esperam que tal híbrido de dimensão mista (0D-1D) possa alavancar as melhores propriedades de seus materiais constituintes, explorando o estado de rotação como outro grau de liberdade. Este minúsculo fio e interruptor podem ser produzidos em uma escala preparativa e podem representar uma etapa relevante no desenvolvimento de sistemas magnéticos em nanoescala.