A primeira junção altamente condutora entre uma molécula orgânica e um eletrodo metálico acaba de ser elaborada por uma equipe internacional. Os trabalhos poderão conduzir ao desenvolvimento de circuitos "eletrônicos moleculares" menores e mais rápidos que os transistores e portas lógicas convencionais.

Simulação numérica de uma junção molecular

A maioria dos dispositivos eletrônicos é feita a partir de materiais semicondutores, sendo o mais comum o silício. Entretanto, algumas moléculas orgânicas, tais como o DNA, parecem dispor de propriedades eletrônicas semelhantes aos semicondutores tradicionais e cientistas crêem que certos tipos de moléculas poderão ser utilizados em seu lugar.

Não obstante, está provado ser dificílimo conectar uma molécula individual a um eletrodo metálico, de modo a que os elétrons circulem facilmente entre ambos. Tais junções são essenciais para a realização de circuitos reais como transistores ou portas lógicas.

Uma barreira dificilmente transponível

As tentativas precedentes se viram frente ao problema de transposição de uma barreira de potencial significativo através da junção. Inevitavelmente a condutividade é baixa e, como conseqüência, as performances dos circuitos acabam se ressentindo disso.

É certo que uma condutividade mais alta seria possível se os elétrons pudessem se deslocar de forma "balística", porque todo o elétron entrante se deslocaria mais ou menos diretamente através da junção. Isto se produz em numerosos dispositivos à base de nanotubos de carbono ou em contatos entre átomos individuais, mas nunca foi feito para junções de molécula única.

Jan van Ruitenbeek, da Universidade de Leyde (Holanda), em colaboração com colegas australianos, alemães e espanhóis poderá ter resolvido esse problema. Em experiências consistindo em ligar moléculas de benzeno diretamente a eletrodos de platina, esses pesquisadores constataram que a condutividade atingia o valor máximo possível por um canal único de elétrons.

Simulação numérica de uma junção molecular.

Créditos: Jan van Ruitenbeek

Os pesquisadores mostraram que era possível emparelhar (juntar aos pares) eletrodos de metal, (nesse caso, de platina), "diretamente" a "ossatura" de carbono de uma molécula orgânica (aqui, o benzeno), permitindo assim aos elétrons se deslocarem mais facilmente através da junção. De fato, a condutividade da junção atingiu então o valor de G0, que é igual a 2e²/h, onde e é a carga do elétron e h é a constante de Planck. Essa é a condutividade máxima possível para um canal de elétron único, ou seja, por volta de 7,7.10^-5 ohms^-1.

Os pesquisadores consideram o benzeno como um "ponto de partida" para o desenvolvimento de tais junções moleculares e pensam, em breve, estudar compostos orgânicos mais complexos. O benzeno é ideal para esses primeiros trabalhos, porque é um sistema simples que pode ser facilmente estudado utilizando-se técnicas como a espectroscopia vibracional, a substituição isotópica, ou cálculos funcionais de densidade local. A equipe projeta igualmente estudar outros metais além da platina, relativamente onerosa, para generalizar o emprego de sua tecnologia.

Techno-Science, consultado em 06 de agosto, 2008 (Tradução - MIA).

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