Construída ponte entre a eletrônica convencional e a eletrônica molecular

Michael E. Newman - 20/03/2008

[Imagem: NIST]

Pesquisadores do Instituto NIST, dos Estados Unidos, conseguiram estabelecer um "link evolucionário" entre a microeletrônica atual, baseada em componentes semicondutores, e a eletrônica molecular, quando as futuras gerações de equipamentos serão feitas principalmente a partir de complexas moléculas orgânicas.

Circuitos híbridos CMOS-molecular

Os cientistas demonstraram que uma única camada de moléculas orgânicas pode ser montada sobre o mesmo tipo de substrato utilizado pelos chips atuais.

A capacidade para utilizar um cristal de silício como substrato, compatível com o padrão CMOS ("Complementary Metal Oxide Semiconductor"), a tecnologia de fabricação padrão da indústria, abre o caminho para a construção em futuro próximo de circuitos híbridos CMOS-molecular. Este é um precursor necessário de uma tecnologia "além do CMOS", totalmente molecular.

Monocamada de moléculas orgânicas

Os cientistas classificam as estruturas cristalinas pelo plano ou "face" de corte por meio da qual o cristal é exposto. A maioria das pesquisas até hoje com substratos de silício para dispositivos de eletrônica molecular têm sido feitas com uma orientação cristalina que é conveniente para as moléculas orgânicas, mas incompatível com a tecnologia CMOS.

Para construir seu dispositivo eletrônico, a equipe do NIST primeiro demonstrou que uma monocamada de moléculas orgânicas de boa qualidade pode ser montada sobre silício com a orientação normal utilizada na fabricação industrial dos circuitos CMOS, verificando isso por meio de uma extensiva análise por espectroscopia.

Componente eletrônico molecular

Eles então partiram para construir um componente eletrônico molecular simples mas funcional - um resistor - utilizando as mesmas técnicas. Uma única camada de cadeias de átomos de carbono, com as extremidades ancoradas em átomos de enxofre, foi depositada sobre cavidades com 100 nanômetros de profundidade no substrato de silício e recobertas com uma camada de prata para formar o contato elétrico superior.

O uso da prata é outra diferença com outros estudos de eletrônica molecular, onde têm sido usados o ouro e o alumínio. Ao contrário desses dois elementos, a prata não desloca a monocamada e nem a impede de funcionar.

Resistores moleculares

Os pesquisadores construíram dois componentes eletrônicos moleculares, cada um com um comprimento diferente de cadeias de carbono preenchendo a monocamada. Os dois componentes apresentaram resistência ao fluxo elétrico. Como esperado, aquele feito com as cadeias maiores apresentou uma resistência mais elevada.

Um componente de controle, sem a monocamada, apresentou menor resistência, provando que as outras duas unidades funcionam como resistores não-lineares.

O próximo passo, segundo o relatório da pesquisa, será fabricar um circuito híbrido CMOS-molecular que demonstre que os componentes eletrônicos moleculares podem funcionar em harmonia com as atuais technologias da microeletrônica.

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