Nanotecnologia

Criada a menor chave liga-desliga do mundo

Criada a menor chave liga-desliga do mundo
[Imagem: Marius Trouwborst]

Um pesquisador holandês criou a menor chave mecânica possível de ser fabricada, além de um novo tipo de chave eletrônica de um tipo que nunca havia sido demonstrado.

O feito é resultado da tese de doutoramento do físico Marius Trouwborst, na Universidade de Gronigen. "O objetivo final da nanotecnologia é usar moléculas para construir aparelhos eletrônicos. Esse objetivo está agora um pouco mais próximo," comentou o pesquisador.

Contato com um único átomo

Para fabricar suas chaves, Trouwborst desenvolveu uma técnica para organizar átomos de ouro de tal forma que torna-se possível construir com eles uma pequena chave liga-desliga, de operação totalmente mecânica, parecida com a de um interruptor comum de luz.

O contato da chave, que permite a passagem da corrente, é formado por um único átomo de ouro. O desenvolvimento exigiu uma pesquisa que trouxe um novo entendimento sobre como os elétrons viajam ao longo de átomos e moléculas individuais.

A chave foi fabricada colocando um nanofio de ouro sobre uma fita de plástico flexível. Dobrando-se a fita, o nanofio de ouro lentamente se estica. Um pouco antes de se partir, ele atinge um diâmetro de apenas um átomo de ouro.

Um movimento subsequente, extremamente preciso, afasta as duas pontas a uma pequena distância uma da outra. Embora o fio tenha se partido, e agora haja realmente dois pedaços de fio muito próximos entre si, a fratura não é definitiva. Assim que os dois se aproximam, a ligação entre os átomos é refeita e a corrente pode voltar a percorrer o circuito.

Pirâmide de ouro

Ao testar sua nanochave, fazendo-a funcionar várias vezes, o pesquisador percebeu que, a cada vez, os átomos se organizavam de uma maneira diferente nas extremidades de cada um dos pedações de fio. Até que, num determinado momento, eles assumiram o formato de uma pirâmide com um único átomo no vértice.

Estava pronta a chave definitiva, provavelmente a menor chave mecânica possível de ser construída.

"Movendo as duas extremidades para trás e para frente numa distância de 0,1 nanômetro, a chave pode ser ligada e desligada," explica Trouwborst.

Armadilha para moléculas

Além de funcionar como uma chave liga-desliga, o aparato também pode ser utilizado para aprisionar uma molécula entre as duas extremidades, o que é extremamente útil para se estudar as características eletrônicas de qualquer molécula - quando uma corrente é aplicada nos nanofios de ouro, toda a corrente é dirigida para a molécula que está sendo estudada.

Trouwborst usou moléculas de hidrogênio para estudar esse novo tipo de "armadilha eletrônica". Quando a tensão no circuito é elevado, a molécula de hidrogênio começa a vibrar, fazendo a resistência alterar-se prontamente, e finalmente salta fora da armadilha.

Isso leva à outra aplicação da nanochave, na forma de uma chave, não mecânica, mas eletrônica. "Você pode simplesmente ligar ou desligar o sistema fazendo a molécula vibrar ou parar de vibrar. Um tipo de chave assim nunca havia sido demonstrado antes," diz Trouwborst.





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