Nanotecnologia

Nanoagulhas fotoluminescentes dão impulso à nanotecnologia e à optoeletrônica

Moisés de Freitas - 25/04/2008

Nanoagulhas fotoluminescentes dão impulso à nanotecnologia e à opto-eletrônica
[Imagem: Moewe et al.]

O silício reina absoluto no campo da eletrônica. Já quando o assunto é opto-eletrônica, o rei do pedaço é o bem menos conhecido arseneto de gálio (GaAs).

A opto-eletrônica representa a convergência entre a eletrônica e a óptica, devendo resultar, no futuro, entre outras possibilidades, no computador óptico, que usará fótons, e não elétrons, para lidar com os dados digitais.

Nano-lasers

Os cientistas já conseguiram tirar do silício até mais do que se esperava. Até um laser experimental de silício já foi construído (veja Mais um "impossível" agora é possível: silício emite raios laser). Novamente, quando o assunto é emitir luz, o arseneto de gálio é mais adequado, sendo natural o seu emprego na fabricação de lasers e LEDs.

Agora, cientistas da Universidade de Berkeley, nos Estados Unidos, criaram nanoagulhas de GaAs que emitem luz de alto brilho apenas pela excitação óptica. Mesmo que elas ainda não sejam lasers de fato, as possibilidades de seu uso em opto-eletrônica são enormes. Ademais, com esta experiência, fabricar esses nanolasers de cristais individuais passou a ser uma possibilidade real.

Cristais sem defeitos

A inovação consiste na capacidade de se fabricar cristais de arseneto de gálio sem defeitos, semelhantes aos que hoje são crescidos a partir de substratos de silício. O nome técnico da rede atômica do cristal é wurtzita, uma estrutura que ocorre naturalmente em sulfetos de zinco.

As nanoagulhas de arseneto de gálio têm entre 3 e 4 micrômetros de comprimento, com as extremidades afunilando-se em ângulos de 6 a 9 graus. Uma outra característica, que abre a possibilidade de uso dessas nanoagulhas nos mais modernos microscópios eletrônicos, é que sua ponta mede apenas entre 2 e 5 nanômetros de diâmetro.

Pontas de microscópio

Os microscópios de força atômica (AFM), uma das principais ferramentas da nanotecnologia, utilizam pontas finíssimas, com as quais é possível manipular até mesmo átomos e moléculas individuais.

O crescimento direto desses cristais com pontas super-finas significa que não será necessário nenhum passo adicional de processamento para sua utilização, ao contrário do acontece hoje, quando as pontas dos microscópios AFM são feitas por complicados processos de nanolitografia.

A utilização de pontas opticamente ativas deverá se transformar em uma ferramenta totalmente nova para que os nanotecnologistas estudem e interajam com a matéria de uma forma que ainda não é possível hoje.

Espectroscopia Raman

Embora a utilização mais esperada para as nanoagulhas certamente seja na interconexão de chips ópticos, elas também poderão ampliar o uso da espectroscopia Raman, um processo que pode ser utilizado até para detectar vírus (vejaVírus são detectados em 60 segundos com nanotecnologia e raios laser).

A espectroscopia Raman é um processo no qual os níveis de energia das moléculas são determinados fazendo incidir sobre elas luz em um comprimento de onda conhecido, e medindo-se a freqüência da luz refletida. Cada material causa uma distorção diferente na luz, o que representa uma espécie de "impressão digital" de cada substância.

As nanoagulhas permitirão o disparo de luz a partir de pontas finíssimas, o que significa que elas poderão ser focalizadas em alvos menores e permitindo eventualmente o estudo de moléculas individuais. Uma técnica sob medida para os biochips.

Bibliografia:

Bright Photoluminescence from GaAs and InGaAs Nanoneedles Grown on Si Substrates
Michael Moewe, Linus C. Chuang, Shanna Crankshaw, Connie Chang-Hasnain
Conference on Lasers and Electrooptics
May 2008
Vol.: CTuCC1
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