Nanotecnologia

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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