Blocos de montar moleculares formam componentes nanoeletrônicos

Redação do Site Inovação Tecnológica -  24/05/2017

As nanoestruturas se mostraram totalmente funcionais, adequadas para aplicações optoeletrônicas. [Imagem: Christian Steiner et al. - 10.1038/ncomms14765]

Nanotecnologia de baixo para cima

A incrível arte de montar objetos com átomos e moléculas ganhou novas possibilidades com as técnicas criadas por Christian Steiner e seus colegas da Universidade Friedrich-Alexander (FAU), na Alemanha.

"Agora temos algo parecido com um conjunto de blocos de Lego para usar no campo da nanoeletrônica, o que nos permitirá fabricar os objetos necessários 'de baixo para cima' ou, em outras palavras, começamos a partir da base e vamos colocando as pequenas unidades umas em cima das outras," explicou a professora Sabine Maier, coordenadora da equipe.

"O quão pequeno nós poderemos fabricar essas estruturas será determinado pela qualidade do material e pelas nossas habilidades mecânicas," completou.

Nano-Lego

Os blocos de montar a que a pesquisadora se refere são semicondutores orgânicos sintéticos, o que significa que eles poderão ser usados para criar componentes menores do que é possível fabricar hoje com a técnica de litografia, usada para fazer os processadores de computador e todos os demais chips.

Enquanto os processadores mais modernos estão começando a usar componentes medindo 14 nanômetros, a equipe conseguiu criar componentes nanoeletrônicos funcionais com pouco mais de 1 nanômetro.

Tudo começa com um triângulo formado por 21 átomos de carbono e um átomo de nitrogênio no centro. Os cantos podem ser formados por átomos de hidrogênio, iodo ou bromo, dependendo da funcionalidade que se deseja do material. Esses blocos são colocados sobre uma superfície de ouro e tudo é levado ao forno. Os blocos começam a se encaixar uns nos outros aos 150º C. Aos 270º C, eles se ligam quimicamente, formando estruturas que lembram muito a aparência do grafeno.

Aplicações optoeletrônicas

Os componentes criados pela equipe ainda não estão devidamente aprimorados para serem usados diretamente nos chips, mas a plataforma está sendo desenvolvida para isso. E os componentes resultantes já apresentam ótima qualidade para uma prova de conceito inicial.

"Nós verificamos que o intervalo de banda [bandgap] das estruturas bidimensionais é menor do que a dos arranjos unidimensionais dos mesmos blocos de construção molecular. Esses insights nos ajudarão no futuro a prever as propriedades dessas estruturas e ajustá-las aos valores desejados para aplicações optoeletrônicas específicas," disse o Prof. Andreas Görling.

Bibliografia:

Hierarchical on-surface synthesis and electronic structure of carbonyl-functionalized one- and two-dimensional covalent nanoarchitectures
Christian Steiner, Julian Gebhardt, Maximilian Ammon, Zechao Yang, Alexander Heidenreich, Natalie Hammer, Andreas Görling, Milan Kivala, Sabine Maier
Nature Communications
Vol.: 8, Article number: 14765
DOI: 10.1038/ncomms14765