Soldagem química cria nanofios para circuitos moleculares

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/08/2011

Eletrônica granular

Uma equipe internacional de cientistas obteve um avanço fundamental para a era há muito esperada da eletrônica molecular, quando os componentes eletrônicos serão substituídos por componentes formados por uma única molécula.

Quando um transístor molecular se tornar uma realidade prática, aparelhos como telefones celulares, tocadores de MP3 e outros equipamentos de pequeno porte poderão encolher para algo do tamanho de um grão de areia.

Embora seja difícil lidar com um aparelho de tais dimensões, o maior potencial é para a viabilização da chamada computação onipresente, quando a "inteligência" dos computadores estará presente em qualquer lugar.

Soldagem química

A descoberta consiste em um método para criar e conectar os pequenos fios que vão interligar os componentes eletrônicos moleculares.

"Conectar moléculas funcionais entre si usando nanofios condutores é um elemento-chave para a eletrônica molecular. Isto envolve duas questões: como criar nanofios condutores nas posições necessárias, e como assegurar a ligação química entre os nanofios e as moléculas funcionais," escrevem Yuji Okawa e seus colegas.

Eles venceram os dois desafios criando uma técnica que usa a ponta de um microscópio de tunelamento para dar início à formação de uma cadeia molecular.

Essa cadeia de moléculas - o fio que irá unir as moléculas eletrônicas - liga-se quimicamente, de forma espontânea, com outros componentes moleculares no circuito em construção, um processo que Okawa e seus colegas chama de "soldagem química".

O método de interligação pode ser usado para conectar interruptores moleculares,bits de memória molecular e transistores moleculares. Na demonstração, a equipe criou um diodo de tunelamento ressonante.

Lentidão

Os cientistas afirmam que a sua técnica "vai permitir desenvolver alternativas mais baratas, de melhor desempenho e mais ecológicas do que os dispositivos convencionais baseados em silício."

O que parece correto em termos de experimentos de laboratório: um microscópio de tunelamento é um equipamento lento e de difícil manipulação.

Para que a técnica venha a atingir o ideal proposto pela equipe será necessário criar formas de iniciar a formação dos fios moleculares de modo mais rápido e em larga escala, eventualmente por um processo de automontagem.

Bibliografia:

Chemical Wiring and Soldering toward All-Molecule Electronic Circuitry
Yuji Okawa, Swapan K. Mandal, Chunping Hu, Yoshitaka Tateyama, Stefan Goedecker, Shigeru Tsukamoto, Tsuyoshi Hasegawa, James K. Gimzewski, Masakazu Aono
Journal of the American Chemical Society
Vol.: 133 (21), pp 8227-8233
DOI: 10.1021/ja111673x

Alquimia: cientistas transformam ácidos em bases

Redação do Site Inovação Tecnológica - 01/08/2011

Químicos conseguiram realizar em laboratório um feito que até agora era considerado impossível: eles transformaram em bases uma família de compostos que normalmente são ácidos.
Como todos podem se lembrar de suas aulas de química, ácidos são o oposto químico das bases.

Ácidos viram bases

Mas o Dr. Guy Bertrand e seus colegas da Universidade de Riverside, nos Estados Unidos, fizeram ácidos virarem bases.
"O resultado é totalmente contra-intuitivo," comentou o Dr. Bertrand. "Quando eu apresentei recentemente os resultados preliminares desta pesquisa em uma conferência, o público estava incrédulo, dizendo que era algo simplesmente inatingível.
"Mas nós conseguimos: nós transformamos compostos de boro em compostos similares ao nitrogênio. Em outras palavras, nós fizemos ácidos se comportarem como bases".
Compostos do elemento boro são ácidos, enquanto compostos de nitrogênio ou fósforo, por exemplo, são básicos.
O feito abre caminho para uma série totalmente nova de reações químicas, com aplicações potenciais na indústria farmacêutica e de biotecnologia, na fabricação de novos materiais e novos catalisadores, apenas para citar alguns exemplos.
"É quase como transformar um átomo em outro átomo," diz Bertrand.

Catalisadores

O pesquisador é especialista em catalisadores.
Um catalisador é uma substância - geralmente um metal, ao qual se ligam íons ou compostos - que permite ou facilita uma reação química, mas não é consumida e nem alterada pela reação em si.

A "alquimia" que permitiu a transformação de ácidos em bases foi possível modificando-se o número de elétrons no boro, sem alterar seu núcleo atômico. [Imagem: Science]

Embora apenas cerca de 30 metais sejam usados para formar os catalisadores, os íons ou moléculas de ligação, chamados ligantes, podem ser contados aos milhões, permitindo a criação de numerosos catalisadores.
Atualmente, a maioria desses ligantes compõe de materiais à base de nitrogênio ou fósforo.
"O problema com o uso dos catalisadores à base de fósforo é que o fósforo é tóxico e pode contaminar os produtos finais", disse Bertrand. "Nosso trabalho mostra que agora é possível substituir ligantes de fósforo em catalisadores por ligantes de boro. E o boro não é tóxico," explica o pesquisador.

Revolução na catálise

A "alquimia" que permitiu a transformação de ácidos em bases foi possível modificando-se o número de elétrons no boro, sem alterar seu núcleo atômico.
"As pesquisas com catálise têm avançado em pequenos passos incrementais desde a primeira reação catalítica, feita em 1902 na França. Nosso trabalho é um salto quântico na pesquisa de catálise porque uma vasta família de novos catalisadores agora passa a estar disponível.
"Quais tipos de reações esses novos catalisadores à base de boro são capazes de facilitar é algo que ainda não se sabe. O que se sabe é que eles são potencialmente numerosos," conclui Bertrand.
Bibliografia:

Synthesis and Characterization of a Neutral Tricoordinate Organoboron Isoelectronic with Amines
Rei Kinjo, Bruno Donnadieu, Mehmet Ali Celik, Gernot Frenking, Guy Bertrand
Science
29 July 2011
Vol.: 333 (6042): 610-613
DOI: 10.1126/science.1207573