Contatos elétricos com moléculas viram realidade

Redação do Site Inovação Tecnológica -  24/07/2018

As moléculas se alojam em pequenos poros, onde entram em contato com os eletrodos acima e abaixo. [Imagem: IBM Research - Zurich]

Plugando na molécula

Enquanto não chegamos aos circuitos eletrônicos verdadeiramente moleculares, em que os componentes são moléculas individuais, engenheiros suíços desenvolveram uma forma de conectar os circuitos eletrônicos convencionais a moléculas.

A técnica abre muitos caminhos, mas deverá impactar de imediato a tecnologia dos sensores em geral e aqueles usados em biomedicina em particular, garantem Gabriel Puebla Hellmann e seus colegas da Universidade da Basileia e da IBM Research.

Por causa de suas propriedades eletrônicas exclusivas, as moléculas são adequadas para aplicações que não podem ser implementadas usando a tecnologia convencional de silício. No entanto, isso requer métodos confiáveis e baratos para a criação de contatos elétricos nas duas extremidades de uma molécula.

Hellmann fez um sanduíche no qual uma camada de moléculas especiais é colocada em contato com eletrodos metálicos acima e abaixo. O eletrodo inferior é uma camada muito fina de platina, que é revestida com um material não condutor. Poros minúsculos são então gravados nessa camada isolante para produzir padrões arbitrários de compartimentos de diferentes tamanhos, no fundo dos quais há um contato elétrico com o eletrodo de platina.

As moléculas se alojam nesses poros. Depois é só aplicar o eletrodo superior, formado por nanopartículas de ouro.

Circuitos moleculares em larga escala

Usando esta técnica, milhares de componentes estáveis de metal-molécula-metal podem ser produzidos simultaneamente, diz o pesquisador, depositando uma película de nanopartículas sobre as moléculas, sem comprometer as propriedades dessas moléculas.

A técnica foi demonstrada utilizando compostos de alcano-ditiol, moléculas constituídos por carbono, hidrogênio e enxofre.

Este novo método de fabricação resolve em grande parte os problemas que antes impediam a criação de contatos elétricos com moléculas, como a alta resistência do contato e os famosos curtos-circuitos da eletrônica molecular, gerados por filamentos penetrando no filme.

Os componentes fabricados por este método podem ser operados sob condições padrão e fornecem estabilidade a longo prazo, dizem os pesquisadores. Além disso, o método pode ser aplicado a uma variedade de outros sistemas moleculares e abre novos caminhos para a integração de compostos moleculares em dispositivos de estado sólido.

As aplicações mais imediatas deverão incluir novos tipos sensores para a área médica.

Bibliografia:

Metallic nanoparticle contacts for high-yield, ambient-stable molecular-monolayer devices
Gabriel Puebla-Hellmann, Koushik Venkatesan, Marcel Mayor, Emanuel Lörtscher
Nature
Vol.: 559, pages232-235
DOI: 10.1038/s41586-018-0275-z