Nanotecnologia

Interruptor molecular mecânico e elétrico

Interruptor molecular mecânico e elétrico
[Imagem: Fabian Pauly/Universidade de Konstanz]

Nanochave

Uma equipe da Alemanha e da Suíça projetou e sintetizou um interruptor molecular que não apenas permanece estável depois de posto em uma posição - ligado ou desligado -, mas que também pode ser acionado qualquer número de vezes, um feito em se tratando de mexer com moléculas individuais.

Como transistores funcionam essencialmente como chaves, a equipe acredita que, no futuro, a nanochave poderá se tornar um componente-chave da eletrônica molecular, que permitirá uma miniaturização em um nível inalcançável pelos componentes semicondutores tradicionais.

Como a nanochave pode ser ligada e desligada tanto mecânica quanto eletrostaticamente, ela poderá ser útil também em outros mecanismos, como os NEMS (sistemas nanoeletromecânicos).

Interruptor mecânico e elétrico

A equipe compara a chave molecular com uma espaçonave parecida com o robô Philae, que recentemente pousou de forma um tanto desajeitada em um cometa.

Os três "pés" têm grupos de ancoragem que formam ligações firmes com a superfície - neste caso um substrato de ouro. Um grupo nitrilo - o corpo do robô - aponta para o espaço, portanto sem qualquer conexão com o solo. Um segundo eletrodo, na verdade a ponta de um microscópio de tunelamento, é usado para se conectar ao interruptor e ligá-lo ou desligá-lo, fazendo com que a corrente elétrica flua ou não através da molécula.

O momento dipolo elétrico do grupo nitrilo torna possível que a nanochave, além de acionamento mecânico pela ponta do microscópio, seja ligada e desligada por meio de um campo elétrico aplicado entre os dois eletrodos.

A precisão do microscópio de tunelamento tornou possível pela primeira medir o valor de condutância em uma molécula tão complexa, em cada posição acima do grupo nitrilo. Isso exigiu uma precisão no movimento da ponta do microscópio na faixa dos picômetros - 10-12 metros, ou um milésimo de nanômetro.

Bibliografia:

An electrically actuated molecular toggle switch
Lukas Gerhard, Kevin Edelmann, Jan Homberg, Michael Valasek, Safa G. Bahoosh, Maya Lukas, Fabian Pauly, Marcel Mayor, Wulf Wulfhekel
Nature Communications
Vol.: 8, Article number: 14672
DOI: 10.1038/NCOMMS14672




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