Nanotecnologia

Diamondóides: O futuro das TVs e monitores de tela plana

Lynn Yarris - 19/09/2008

Diamondóides: O futuro das TVs e monitores de tela plana
A estrutura atômica do diamondóide encaixa-se perfeitamente na rede molecular de um diamante, daí o seu nome.[Imagem: Berkeley Labs]

Os entusiastas das TVs e monitores de tela plana estão ansiosos pelo dia em que os componentes de emissão de campo (FEDs: Field Emission Devices), baseados em emissores eletrônicos em nanoescala, poderão substituir as atuais tecnologias LCD e plasma. Os FEDs prometem imagens mais brilhantes, maiores ângulos de visão e um consumo de energia substancialmente menor.

Diamondóides

Os especialistas em tecnologia têm previsto que os nanotubos de carbono servirão como emissores eletrônicos para a tecnologia FED, mas agora há um novo candidato no páreo - os diamondóides.

Diamondóides são moléculas de hidrocarbonetos cujas ligações carbono-carbono formam uma estrutura similar à do cristal de diamante, só que oca. O diamondóide mais simples é o adamantano, que contém uma única gaiola, ou caverna, seguido pelo diamantano, com duas gaiolas, triamantano, tetramantano e assim por diante.

Os diamondóides foram originalmente descobertos e isolados a partir do petróleo em 1933. O primeiro e mais simples diamondóide foi batizado de adamantano, da palavra grega para diamante, porque sua estrutura parecida com uma caverna poderia ser superposta sobre a rede atômica de um diamante.

Telas planas do futuro

As propriedades optoeletrônicas incomuns dos diamondóides incluem a afinidade eletrônica negativa, tornando-os candidatos para o tipo de componentes de emissão de campo que deverão ser utilizados nas telas planas do futuro.

Um estudo feito por pesquisadores dos Laboratórios Berkeley e da Universidade de Stanford, ambos nos Estados Unidos, forneceu a primeira demonstração experimental de que os diamondóides podem ser excelentes emissores eletrônicos, potencialmente superiores aos nanotubos de carbono para uso em FEDs.

Monocamadas diamondóides automontadas

"Nossos resultados mostraram que determinadas monocamadas diamondóides automontadas, quando crescidas sobre substratos metálicos, possuem os picos mais agudos de distribuição de energia entre todos os emissores eletrônicos previamente estudados," afirma Wanli Yang, um dos participantes do estudo.

Os pesquisadores estudaram as propriedades de emissão eletrônica de um diamondóide tetramantano, que possui quatro gaiolas em estrutura de diamante, sobre substratos de ouro e prata.

Diamondóides: O futuro das TVs e monitores de tela plana

"Dentre os diamondóides monocamada crescidos sobre prata, 68% de todos os elétrons emitidos estavam em um único pico de energia de cerca de 0,5 elétron-volt de largura," diz Yang. "Essa emissão monocromática é várias vezes mais forte do que as relatadas para superfícies de diamante bruto, o que significa que mais elétrons são emitidos à mesma velocidade, uma propriedade muito desejável para uso em FEDs."

Adequados para fabricação em larga escala

É também um bom sinal para sua potencial aplicação em FEDs que os diamondóides possam ser purificados e funcionalizados com controle preciso e possam ser induzidos a se automontar em monocamadas uniformes sobre uma grande área.

Esses atributos ajudam a tornar os diamondóides muito mais adequados para a fabricação em larga escala e para a reprodução de dispositivos do que os nanotubos de carbono, que são notoriamente heterogêneos, caros e difíceis de se purificar.

Afinidade eletrônica negativa

Sua estrutura de gaiola e sua superfície terminada em átomos de hidrogênio dão aos diamondóides uma propriedade optoeletrônica única chamada afinidade eletrônica negativa (NEA - Negative Electron Affinity). Essencialmente, isso significa que os elétrons condutores têm energias mais altas no interior do diamondóide do que fora dele, fazendo-os voar para fora da gaiola do diamondóide mesmo na ausência de uma tensão externa de acionamento.

"Há muito trabalho a ser feito antes que os diamondóides possam ser incorporados em equipamentos comerciais, mas comparados com os enormes esforços de pesquisas que foram feitos com os nanotubos de carbono na última década, ainda não começou nenhum grande esforço tecnológico com os diamondóides," explica Yang. "Nós realmente não queremos perder nada desses fascinantes novos membros da família do carbono."

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