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Intel e IBM prometem : circuitos eletrônicos com espessura inferior a 20 nanômetros !

Criando padrões com a ajuda de polímeros capazes de se automontar, a técnica BCP, estudada especialmente pela Intel e IBM, promete a possibilidade de desenhar circuitos eletrônicos com uma espessura inferior a 20 nanômetros.

Para gravar padrões sobre o silício, isto é, conectores ou componentes eletrônicos, a fotolitografia clássica recorre a um feixe de radiação ultravioleta para inscrever o desenho do circuito sobre um filme de resina, servindo em seguida de máscara. Com a miniaturização, que se deseja sempre crescente, essa técnica começa a atingir um limite físico, aquele do comprimento de onda da luz. Devido à difração, ela condiciona a espessura que se quer obter, isto é: de certo modo, a espessura dos traços que se desenha sobre a bolacha de silício. Na atualidade, os processadores, por exemplo, são freqüentemente gravados em 45 nanômetros e a Intel disse descer a 32. Mas os industriais buscam, há tempos, um método alternativo para, um dia, ser efetivamente usado.

Um dos caminhos vem das nanotecnologias. Antes de gravar uma estrutura de tamanho grande (o filme de resina), uma abordagem qualificada como top-down, tomemos o problema às avessas e construamos componentes com objetos ainda menores. Parte-se, nesse caso, da técnica bottom-up. É isso o que faz a equipe de Craig Hawker, na Universidade da Califórnia, em Santa Bárbara (UCSB), EUA, mantida pela IBM e Intel. Esses pesquisadores utilizaram moléculas, como polímeros, e qualificaram sua técnica como litografia por blocos de co-polímeros (block co-polymer lithography, BCP).


Mecano molecular

Esses polímeros são de naturezas diferentes, mas muito correntes em química. Trata-se do poliestireno (PE) e do polietileno glicol (PEG). Não tóxico e utilizado, por exemplo, nos xampus, o segundo é solúvel em água, ao contrário do primeiro. Essas longas moléculas aceitam se automontar e, controlando esse processo, os cientistas conseguem realizar estruturas quadradas de 5 a 20 nanômetros de lado. Os dois tipos de co-polímeros utilizados têm tendência, nas suas extremidades, a se repelir e a se dispersar. Mas os pesquisadores conseguem ligá-los quimicamente, de forma a obter pequenos blocos que, em seguida, se organizam de modo a minimizar seus contatos.

Craig Hawker, um dos autores do estudo (publicado na revista Science), explica o procedimento pela analogia com o molho de salada. A água e o óleo, explica ele, "se separam em duas camadas. Quando você sacode o frasco, tudo se mistura formando minúsculas gotas. O que fizemos foi tomar dois polímeros que se "detestam" e que, portanto, querem se separar, como a água e o óleo do molho de salada. Mas como os ligamos quimicamente, não conseguem! Assim, se separam em gotas muito, muito, pequenas".

Criando duas possibilidades de automontagem desses pequenos blocos, os pesquisadores puderam obter estruturas quadradas, com as quais é possível criar padrões de grandes tamanhos. Uma vez o padrão constituído sobre o silício, tal motivo pode servir de máscara e, na seqüência, apelar para os procedimentos conhecidos da litografia, com ataques químicos que virão a eliminar as partes não protegidas pela máscara.

Para demonstrar as potencialidades da técnica BCP, a equipe fez uma rede de poros quadrados de apenas 15 nanômetros. "A chave de nosso trabalho é que temos podido colocar toda a informação nas moléculas, resume Craig Hawker. [...] É uma técnica muito barata. Tudo que se tem a fazer é aquecer e obter, então, a estrutura que se deseja."





Imagem (1 micron de lado) obtida através de microscopia de força atômica mostrando um retículo de poros de 15 nanômetros sobre um substrato.

Créditos: Craig Hawker et al.



Nota do Scientific Editor: o trabalho que deu origem a esta matéria: "Evolution of Block Copolymer Lithography to Highly Ordered Square Arrays", de autoria de C. Tang, E. M. Lennon, G. H. Fredrickson, E. J. Kramer and C. J. Hawker, foi publicado na revista Science, volume 322, número 5900, págs. 429-432, 2008 (DOI: 10.1126/science.1162950).


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