Supercondutor molecular substitui fios nos chips e computadores

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/05/2025

Os pesquisadores mostram um modelo químico da molécula, uma grande quantidade dela já sintetizada, dentro de um frasco (à esquerda), e o chip de teste de condutividade (direita).
[Imagem: Joshua Prezant/University of Miami]

Fio elétrico molecular

Com os gargalos na miniaturização dos componentes eletrônicos, a eletrônica molecular sempre esteve no horizonte, mas os progressos têm sido lentos e de difícil migração dos laboratórios para as fábricas.

Isso agora pode começar a mudar graças a um resultado impressionante obtido por Shaocheng Shen e colegas da Universidade de Miami, nos EUA.

Embora já tenham sido feitas várias demonstrações de transistores moleculares e já exista até mesmo um chip de eletrônica molecular completo, ainda é necessário encontrar uma maneira de conduzir eletricidade sem usar metais como o cobre, que fazem a fiação nos chips de computador atuais.

E Shen sintetizou agora a molécula orgânica mais eletricamente condutora do mundo.

"Até o momento, não há nenhum material molecular que permita a passagem de elétrons sem perda significativa de condutividade," disse o professor Kun Wang, coordenador da equipe. "Este trabalho é a primeira demonstração de que moléculas orgânicas podem permitir a migração de elétrons sem perda de energia ao longo de várias dezenas de nanômetros."

Além de abrir novas possibilidades para a construção de dispositivos computacionais menores e mais potentes em escala molecular, a molécula condutora é composta por elementos químicos facilmente encontrados na natureza - principalmente carbono, enxofre e nitrogênio.

Os testes de condutância mostraram que a molécula opera como um fio elétrico super eficiente em temperatura ambiente e de forma robusta - um "supercondutor molecular".
[Imagem: Joshua Prezant/University of Miami]

Molécula "supercondutora"

A nova molécula, cujo nome completo tem mais de 120 letras, conseguiu desmentir uma regra que até hoje se acreditava universal da química: A de que a capacidade de uma molécula de conduzir elétrons diminui exponencialmente à medida que o tamanho molecular aumenta.

Os novos "fios moleculares" oferecem a mais alta condutância elétrica possível em comprimentos incomparáveis, além de serem estáveis em condições ambientais. Isso pode abrir caminho para que os dispositivos de computação se tornem menores, mais eficientes em termos de energia e mais econômicos.

"O que é único em nosso sistema molecular é que os elétrons viajam através da molécula como uma bala, sem perda de energia, sendo, teoricamente, a forma mais eficiente de transporte de elétrons em qualquer sistema material," observou Wang. "Ela não só permite reduzir o tamanho de futuros dispositivos eletrônicos, como sua estrutura também permite funções que nem sequer eram possíveis com materiais à base de silício."

De fato, como a condutância elétrica sem precedentes observada na molécula parece ser resultado de uma interação dos spins dos elétrons nas duas extremidades da molécula, ela poderá vir a ser usada como um qubit, a unidade fundamental de armazenamento e processamento de dados na computação quântica.

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