Nanotecnologia

Memórias alcançam nível molecular com automontagem de nanopartículas

Armazenamento de dados terá revolução com automontagem de nanopartículas
Estruturas dente-de-serra no cristal de safira (acima) servem como moldes para a organização precisa das moléculas do copolímero de bloco.[Imagem: Dong Hyun Lee]

Cientistas da Universidade de Berkeley, nos Estados Unidos, descobriram uma técnica inédita e de fácil implementação para fazer com que nanopartículas auto-organizem-se sobre grandes superfícies.

A técnica deverá trazer avanços sem precedentes na densidade dos dispositivos de armazenamento de dados, incluindo discos rígidos e memórias não-voláteis, além de uma série de outras possibilidades de aplicações nanotecnológicas.

Memórias e células solares

"Eu acredito que o novo método que nós desenvolvemos irá transformar as indústrias de armazenamento de dados e microeletrônica, além de abrir possibilidades para aplicações inteiramente novas," diz Thomas Russell, um dos participantes do estudo.

Entre as outras possibilidades de aplicação, a automontagem das nanopartículas poderá permitir a fabricação de tipos totalmente novos de células solares fotovoltaicas, a um custo mais baixo do que as atuais.

Automontagem de nanopartículas

A automontagem significa que as estruturas de armazenamento de dados, como a superfície de um disco rígido, por exemplo, serão construídas de baixo para cima, a partir de nanopartículas, que serão capazes de se estruturar sem intervenção. Hoje elas são feitas de cima para baixo, com técnicas de fotolitografia que estão se aproximando de seus limites físicos.

"A densidade alcançável com a tecnologia que nós desenvolvemos poderá potencialmente colocar o conteúdo de 250 DVDs na superfície de uma moeda de 1 centavo," explica Ting Xu, outro participante da pesquisa.

Copolímeros de bloco

A técnica emprega moléculas de um filme feito com copolímeros de bloco - duas ou mais cadeias poliméricas quimicamente diferentes ligadas entre si. Essas moléculas montam-se autonomamente em padrões extremamente precisos e equidistantes quando espalhadas sobre uma superfície adequada.

Esse mecanismo de automontagem dos copolímeros de bloco é conhecido há mais de uma década, mas os pesquisadores vinham tendo dificuldades em utilizá-lo na indústria porque a ordem das moléculas começa a se quebrar quando a área utilizada é muito grande.

Quando a formação se quebra, os domínios individuais não podem ser lidos ou escritos, o que inviabiliza sua utilização prática no armazenamento de dados.

Molde de safira

A solução encontrada por Russel e Xu foi colocar o filme de copolímeros de bloco sobre uma superfície de cristal de safira, um material disponível comercialmente.

Quando o cristal de safira é cortado em ângulo e aquecido a uma temperatura entre 1.300 e 1.500 graus centígrados, sua superfície se reorganiza em um padrão altamente ordenado em um formato parecido com a lâmina de um serrote. Esse formato de dente-de-serra pode então ser utilizado como molde para guiar o processo de automontagem dos copolímeros de bloco.

Com esta técnica, os pesquisadores construíram conjuntos de elementos nanométricos sem defeitos, com estruturas de apenas 3 nanômetros de largura. Essas dimensões traduzem-se em uma densidade de armazenamento de dados de 10 terabits por polegada quadrada - 1 terabit é equivalente a 1 trilhão de bits.

Para conhecer outra pesquisa envolvendo a automontagem de copolímeros de bloco, em um estágio mais próximo à utilização industrial, veja Automontagem molecular chega aos discos rígidos.

Bibliografia:

Macroscopic 10-Terabit-per-Square-Inch Arrays from Block Copolymers with Lateral Order
Soojin Park, Dong Hyun Lee, Ji Xu, Bokyung Kim, Sung Woo Hong, Unyong Jeong, Ting Xu, Thomas P. Russell
Science
20 February 2009
Vol.: 323: 1030-1033
DOI: 10.1126/science.1168108




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