Nanotecnologia

Nanofios moleculares são construídos um átomo de cada vez

Redação do Site Inovação Tecnológica -  29/01/2018

Um ligante orgânico serve como suporte, e os átomos metálicos são acrescentados um a um para formar o nanofio. [Imagem: Orestes Rivada-Wheelaghan et al. - 10.1002/anie.201709167]

Eletrônica molecular

Pesquisadores conseguiram colocar na prática uma das possibilidades mais anunciadas pela nanotecnologia: eles construíram nanofios moleculares adicionando um átomo de cada vez.

"Este é o primeiro exemplo de um fio de cobre molecular sendo formado em um processo passo a passo, átomo por átomo. Nosso método pode ser comparado à construção de Legos, nas quais você acrescenta um bloco de cada vez," disse Julia Khusnutdinova, que trabalha no Instituto de Ciência e Tecnologia de Okinawa, no Japão.

Os nanofios estão entre os componentes mais promissores para a próxima geração de eletrônicos porque os atuais componentes estão chegando ao limite da miniaturização.

Isto fez nascer a eletrônica molecular, um ramo da nanotecnologia que usa moléculas individuais, ou coleções de moléculas em nanoescala, como componentes eletrônicos. O objetivo é criar dispositivos de computação em miniatura, substituindo os componentes eletrônicos, como transistores e diodos, por blocos moleculares.

Essas minúsculas estruturas já foram usadas em diversas demonstrações, incluindo transistores de nanofios, células solares de nanofios, laser de nanofios e muito mais - agora também já se fala nos sub-nanofios.

Fabricando nanofios

Com tamanho potencial, é justificável o interesse na fabricação de nanofios átomo por átomo. Os esforços têm-se concentrado nos chamados EMACs, sigla em inglês para "Cadeias Atômicas Metálicas Estendidas", cadeias unidimensionais de átomos metálicos conectados a uma molécula orgânica, chamada ligante, que funciona como suporte.

Ocorre que os fios moleculares apresentam propriedades diferentes em função do seu comprimento - mesmo quando feitos com o mesmo elemento. Daí a importância da técnica desenvolvida pela equipe no Japão, que permite que os nanofios sejam construídos em tamanhos diferentes, dependendo da aplicação.

"Nós criamos um único ligante dinâmico que pode ser usado para sintetizar múltiplos comprimentos de cadeia. Isso é muito mais eficiente do que fazer um novo ligante a cada vez," disse o professor Orestes Wheelaghan.

"O ligante se abre em uma extremidade para permitir que um átomo do metal entre e, quando a corrente se estende, o ligante sofre um movimento deslizante ao longo da corrente para acomodar mais átomos de metal. Isso pode ser comparado a um acordeom molecular que pode ser ampliado e encurtado," disse Khusnutdinova.

A equipe agora pretende desenvolver novos ligantes para fabricar nanofios de outros metais ou de múltiplos metais.

"Por exemplo, inserindo seletivamente átomos de cobre nos terminais da cadeia e usando um tipo diferente de metal no centro da corrente, poderíamos criar novos compostos com propriedades eletrônicas interessantes," disse Khusnutdinova.

Bibliografia:

Controlled and Reversible Stepwise Growth of Linear Copper(I) Chains Enabled by Dynamic Ligand Scaffolds
Orestes Rivada-Wheelaghan, Sandra L. Aristizábal, Joaquín López-Serrano, Robert R. Fayzullin, Julia R. Khusnutdinova
Angewandte Chemie International Edition
Vol.: 51 - Pages 16267-16271
DOI: 10.1002/anie.201709167