Eletrônica

Cientista propõe o controle dos elétrons no varejo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 15/03/2005

Aproveitando as propriedades dos elétrons, cientistas e engenheiros criaram a Eletrônica, a maior responsável pela atual onda tecnológica que vivemos. Agora eles querem ir além: aprendendo a controlar o movimento dos elétrons em escala nanométrica e molecular, eles poderão criar uma nova geração de aparelhos eletrônicos.

Essa nova geração de equipamentos será duplamente eficiente em termos de consumo de energia. Nos circuitos e chips normais, poderão ser movimentados apenas os elétrons necessários para uma dada tarefa, minimizando-se as perdas, que hoje se tranformam em calor e dão muita dor de cabeça aos projetistas. De outro lado, a mesma tecnologia poderá finalmente permitir a construção de células solares de alto desempenho, gerando energia com maior eficiência.

O químico teórico Marshall Newton, do Laboratório Nacional Brookhaven, Estados Unidos, é um dos cientistas que está desenvolvendo modelos para entender as complexas interações dos elétrons em sistemas moleculares, nos quais moléculas complexas com formatos arbitrários comunicam-se eletronicamente por longas distâncias.

"As interações de cessão e recepção de elétrons governam um número enorme de processos microscópicos dos quais tudo e todos somos dependentes," afirma ele, "desde o movimento dos elétrons nos equipamentos eletrônicos até a separação de cargas necessária para processos vitais, tais como as comunicações entre as células nervosas e a fotossíntese."

Apesar da eficiência que já atingiram os equipamentos eletrônicos atuais, o fluxo de elétrons ainda é manipulado "no atacado", com verdadeiras correntezas de elétrons fluindo de forma algo desordenada nos microfios no interior dos chips. Quando conseguirem entender esse movimento em detalhes, os cientistas poderão controlar os elétrons "no varejo", ativando apenas os que forem necessários para uma determinada tarefa.

Uma parte essencial para o entendimento de como os elétrons se movem, é a medição da condutância eletrônica - a força da transferência dos elétrons. O Dr. Newton também está tentando descobrir como o núcleo atômico afeta o fluxo de elétrons. Ele discutiu estas e outras questões em uma palestra na Reunião Anual da Sociedade Química Americana, realizada ontem (14/03).

"O núcleo produz o que nós chamamos de interações vibrônicas, que inibem ou facilitam o fluxo dos elétrons. Desta forma, precisamos entender esses efeitos do ambiente dos elétrons se nós quisermos controlar o fluxo," disse o cientista.

"Se você está tentando mover uma carga ou energia ao longo de um fio, você idealmente quer que ela siga uma rota linear específica. Você quer mantê-la direcionada em uma rota estreita e limitada, sem quaisquer saídas levando-a em outras direções. Se você entender quais fatores ajudam ou atrapalham a condutância, será possível alinhar as propriedades condutoras em uma direção e inibí-las nas outras, de forma a atingir o objetivo," explicou o Dr. Newton.

Apesar dos grandes desafios ainda a serem vencidos, o Dr. Newton afirmou que estão sendo dados passos significativos. Ele tem trabalhado com diversos colegas da área experimental, testando suas teorias. Mas ele admitiu que, quanto mais se juntam teoria e prática, mais as coisas parecem complicadas.

Quando eles conseguirem ampliar o entendimento do movimento dos elétrons, será possível fabricar sistemas moleculares que desempenhem tarefas específicas. Eles poderão, por exemplo, tirar proveito da fotossíntese.

Um dos primeiros passos para se aproveitar a fotossíntese é separar as cargas, utilizando essa energia para gerar energia química. Essa energia química poderá então ser armazenada e utilizada quando for necessário. Esta é a idéia subjacente às células solares. Mas atingir o nível de qualidade dos "projetos" da natureza ainda permanece um desafio que está longe de ser vencido.

Mas, segundo o cientista, esses "projetos químicos" não têm nada de impossível: "A química sintética está à disposição. Se você tiver uma idéia sobre um tipo de molécula que deseja construir, você pode fazê-lo, orientado pelo entendimento teórico para elaborar seu projeto."