Eletrônica molecular e spintrônica convergem em molécula orgânica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/03/2011

Imagem criada por microscópio eletrônico das moléculas orgânicas (50 x 50 nanômetros quadrados). A variação nas cores indica variação na orientação dos spins.
[Imagem: CFN]

Pela primeira vez, cientistas conseguiram combinar os conceitos da spintrônica e da eletrônica molecular em um único componente - um "componente" que é na verdade uma única molécula.

Menor sensor magnético do mundo

Componentes baseados nesse princípio têm um potencial especial: eles possibilitam a fabricação de sensores magnéticos minúsculos e altamente eficientes.

Na verdade, o novo componente é também o menor sensor magnético já construído.

Os sensores magnéticos estão presentes nas cabeças de leitura dos discos rígidos e nas memórias não-voláteis, que não perdem dados na ausência de energia.

Desta forma, ainda que esteja em escala experimental, o novo componente acena com a possibilidade de construção de dispositivos de armazenamento de dados de altíssima densidade, onde cada bit estará guardado em uma única molécula.

E não apenas isto: esses circuitos poderão ser construídos em materiais flexíveis por técnicas de impressão, uma das principais marcas da eletrônica orgânica.

Spintrônica mais eletrônica molecular

O uso de moléculas orgânicas como componentes eletrônicos tornou-se um campo florescente de pesquisas nos últimos anos, quando se percebeu que a miniaturização sofre de um problema intrínseco - por menores que se tornem os componentes, a tecnologia atual depende de uma enxurrada de elétrons para representar os dados, na forma de uma corrente ligada (1) ou desligada (0).

Na spintrônica, por outro lado, a informação é codificada na rotação intrínseca do elétron, o spin. A vantagem é que essa "rotação" é mantida mesmo quando se desliga a energia, o que significa que o componente pode guardar as informações sem qualquer consumo de energia.

A eletrônica molecular parte de um princípio diferente da miniaturização. Em vez da redução contínua da dimensão dos componentes, a ideia é construir componentes a partir de moléculas individuais.

Agora, uma equipe de pesquisa franco-alemã combinou esses dois conceitos.

Magnetorresistência gigante molecular

Os cientistas descobriram que a molécula orgânica H2-ftalocianina - ela está presente na tinta azul da sua caneta e no azul da sua calça jeans - apresenta uma forte dependência da resistência elétrica quando ela fica presa entre eletrodos magnéticos - ou polarizados pelo spin.

Em outras palavras, alterações magnéticas muito fracas podem gerar grandes diferenças na resistência elétrica da molécula.

Esse efeito foi observado pela primeira vez em contatos puramente metálicos, por Albert Fert e Peter Grünberg - um efeito conhecido como magnetorresistência gigante e que valeu o Prêmio Nobel de Física de 2007 aos dois.

O que os cientistas fizeram agora foi demonstrar a magnetorresistência gigante em moléculas individuais - em uma molécula orgânica, e não nos materiais inorgânicos tradicionalmente usados na eletrônica.

Por outro lado, progressos nessa escala estão sendo feitos também na área inorgânica:

• Primeiro nanoprocessador programável

Ftalocianina

As ftalocianinas começaram a ficar famosas em 2007, quando cientistas demonstraram que elas poderiam ser a base de um computador molecular no futuro:

• Computador molecular: uma única molécula poderá substituir um transístor

Mais recentemente, elas foram usadas para incrementar as células solares, que poderão se tornar mais baratas, mais flexíveis e mais versáteis:

• Moléculas de calças jeans aumentam eficiência de células solares

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