Nanotecnologia

Molécula individual funciona como bit para armazenar dados digitais

Molécula individual funciona como bit para armazenar dados digitais

Cientistas do laboratório de pesquisas da IBM na Suíça conseguiram utilizar uma única molécula para armazenar dados. A molécula pode ser chaveada entre dois estados condutivos distintos, o que significa que ela pode funcionar como um bit para armazenar informações digitais.

A pesquisa demonstra que a molécula possui uma funcionalidade semelhante aos componentes eletrônicos que estão na base da tecnologia atual dos semicondutores. Os cientistas estão entusiasmados e afirmam que o armazenamento molecular poderá ser a tecnologia da era pós-CMOS.

Limites do silício

Espera-se que a tecnologia CMOS de fabricação de semicondutores atinja seus limites em 10 ou 15 anos. À medida em que as estruturas internas dos chips, que atualmente se aproximam dos 40 nanômetros, continuam a encolher, aumentam os desafios técnicos.

E, além desses desafios técnicos, por volta dos 20 nanômetros começa a barreira da viabilidade econômica: poderá não ser mais economicamente viável continuar a comprimir esses componentes. E, casos os problemas de ordem técnica e econômica sejam vencidos, os limites físicos fundamentais estão na casa dos 10 nanômetros. Ou seja, uma nova tecnologia terá que ser criada.

Justamente por esses problemas de dimensões é que os cientistas estão interessados em moléculas individuais. Como cada molécula mede por volta de um nanômetro, a eletrônica molecular avança a fronteira da miniaturização, muito além do que pode ser alcançado com a tecnologia baseada no silício.

Bits moleculares

Os cientistas conseguiram construir eletrodos para conexão a moléculas individuais, utilizando-as para executar as mesmas operações lógicas hoje feitas com os transistores de silício. Aplicando pulsos de voltagem à molécula, eles conseguiram chaveá-la entre dois estados - "ligada" e "desligada". Isso corresponde aos 0s e 1s do mundo digital.

Os estados assumidos pela molécula são estáveis e os cientistas demonstraram a viabilidade de leituras não destrutivas - um pré-requisito para a operação de memórias não voláteis, que não perdem os dados quando a energia é desligada.

Uma das maiores dificuldades para se desenvolver a eletrônica molecular é justamente a capacidade para se lidar com moléculas individuais. Mas, apesar da avançadíssima tecnologia envolvida, o princípio é razoavelmente simples.

Uma minúscula barra metálica é posta sobre um substrato isolante. A seguir, essa barra é lentamente dobrada, até se partir. Quando ela se quebra, criam-se dois eletrodos separados, com pontas finíssimas, virtualmente atômicas. Os cientistas conseguem controlar a distância entre esses dois eletrodos com uma precisão de um picômetro - um milésimo de nanômetro.

No passo seguinte, os cientistas colocam uma solução com as moléculas orgânicas sobre os eletrodos. Como essas moléculas têm afinidade com os eletrodos metálicos, fixando-se quimicamente a eles, uma única molécula preenche o espaço vazio entre os dois eletrodos, permitindo que os cientistas façam suas experiências.

Bibliografia:

Reversible and Controllable Switching of a Single-Molecule Junction
Emanuel Lörtscher, Jacob W. Ciszek, James Tour, Heike Riel
Small
04 August 2006
Vol.: Volume 2, Issue 8-9 , pp. 973-977
DOI: 10.1002/smll.200600101




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