Tecnologia Científica

Pesquisadores criam um switch de molécula única - um passo em direção à eletrônica cada vez menor
o verdadeiro avanço foi que eles descobriram que podiam usar um campo elétrico para mudar seu estado de energia de um estado estável para outro.
Por Yale - 14/10/2020


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Uma equipe de pesquisadores demonstrou pela primeira vez um eletreto de uma única molécula - um dispositivo que pode ser uma das chaves dos computadores moleculares. 

Eletrônicos menores são cruciais para o desenvolvimento de computadores e outros dispositivos mais avançados. Isso levou a um impulso no campo para encontrar uma maneira de substituir chips de silício por moléculas, um esforço que inclui a criação de eletreto de uma única molécula - um dispositivo de comutação que poderia servir como plataforma para dispositivos de armazenamento não voláteis extremamente pequenos. Porque parecia que tal dispositivo seria tão instável, no entanto, muitos no campo se perguntaram se um dia poderia existir.

Junto com colegas da Universidade de Nanjing, da Universidade Renmin, da Universidade de Xiamen e do Instituto Politécnico Rensselaer, Mark Reed, o professor Harold Hodgkinson de Engenharia Elétrica e Física Aplicada demonstrou um eletreto de uma única molécula com memória funcional. Os resultados foram publicados em 12 de outubro na Nature Nanotechnology . 

“A questão sempre foi sobre o quão pequenos você poderia fazer esses eletretos, que são essencialmente dispositivos de armazenamento de memória”,

Reed.

A maioria dos eletretos é feita de materiais piezoelétricos, como os que produzem o som em alto-falantes. Em um eletreto, todos os dipolos - pares de cargas elétricas opostas - se alinham espontaneamente na mesma direção. Aplicando um campo elétrico, suas direções podem ser invertidas. 

“A questão sempre foi sobre o quão pequenos você poderia fazer esses eletretos, que são essencialmente dispositivos de armazenamento de memória”, disse Reed.

Os pesquisadores inseriram um átomo de gadolínio (Gd) dentro de uma buckyball de carbono, uma molécula de 32 lados, também conhecida como buckminsterfullereno. Quando os pesquisadores colocaram esta construção (Gd @ C82) em uma estrutura do tipo transistor, eles observaram o transporte de um único elétron e usaram isso para entender seus estados de energia. No entanto, o verdadeiro avanço foi que eles descobriram que podiam usar um campo elétrico para mudar seu estado de energia de um estado estável para outro. 

“O que está acontecendo é que essa molécula está agindo como se tivesse dois estados de polarização estáveis”, disse Reed. Ele acrescentou que a equipe realizou uma variedade de experimentos, medindo as características de transporte enquanto aplicava um campo elétrico e alternando os estados para frente e para trás. “Mostramos que podíamos fazer uma memória disso - ler, escrever, ler, escrever”, disse ele.

Reed enfatizou que a estrutura atual do dispositivo não é atualmente prática para nenhuma aplicação, mas prova que a ciência subjacente é possível. 

“O importante nisso é que mostra que é possível criar em uma molécula dois estados que causam a polarização espontânea e dois estados comutáveis”, disse ele. “E isso pode dar às pessoas ideias de que talvez você possa reduzir a memória literalmente a um único nível molecular. Agora que entendemos que podemos fazer isso, podemos prosseguir para fazer coisas mais interessantes com ele. ”

 

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