Laboratório dentro de um chip dá salto com fonte de luz interna

Redação do Site Inovação Tecnológica - 31/12/2009

O transístor emissor de luz é um avanço extremamente importante e inédito, algo que nenhum outro grupo de pesquisadores havia conseguido fazer.
[Imagem: Olas]

Biochips

Para construir chips cada vez mais versáteis, com mais funções e com maior poder de processamento, pode-se inserir mais componentes dentro de um mesmo chip - como se tem feito até agora - ou inserir mais funcionalidades dentro de um chip do mesmo tamanho.

Os biochips (ou lab-on-a-chip, como são conhecidos em inglês) - verdadeiros laboratórios médicos no interior de uma pastilha de silício - são o melhor exemplo desta segunda abordagem.

Eles estão nas fases iniciais de desenvolvimento. Embora vários modelos estejam começando a chegar ao mercado, e variações dos biochips - chamados microarrays - sejam largamente utilizados nos laboratórios científicos, o potencial dos biochips é gigantesco e não foi sequer arranhado.

Uma única gota de sangue, ou qualquer outro fluido corporal, colocada sobre um biochip será tudo o necessário para o diagnóstico de doenças e para a realização de exames que hoje exigem grandes laboratórios clínicos e que levam dias para ficarem prontos.

Transístor que emite luz

Agora, graças a um esforço de pesquisas que reuniu empresas e várias instituições acadêmicas europeias, a fabricação de biochips mais poderosos e com mais funcionalidades está prestes a dar um salto.

Os pesquisadores criaram transistores emissores de luz a partir de de filmes orgânicos - filmes são películas muito finas. Esses materiais são orgânicos porque são baseados em carbono - mais especificamente são plásticos à base de carbono.

O plástico é transformado em um filme muito fino, de um micrômetro ou menos de espessura, que é depositado sobre uma superfície ou substrato - neste caso, a pastilha de silício onde será construído o chip e todos os minúsculos canais por onde os fluidos a serem analisados serão direcionados até os sensores.

"A vantagem de trabalhar com filmes finos é bastante clara em termos da pequena quantidade de material necessária para construir um dispositivo funcional", diz Michele Muccini, coordenador do projeto OLAS (Organic electrically pumped LASer).

"Não apenas criamos um dispositivo eletrônico completamente funcional na forma de um transístor de efeito de campo (FET), mas também fomos capazes de fazê-lo gerar luz", explica Muccini. E os sensores mais precisos para as análises a serem feitas dentro dos biochips funcionam justamente à base de luz.

"Fracasso" promissor

Embora o objetivo do projeto fosse gerar laser a partir das películas orgânicas, o transístor emissor de luz - que emite luz, mas não a luz polarizada de um laser - é um avanço extremamente importante e inédito, algo que nenhum outro grupo de pesquisadores havia conseguido fazer.

Os cientistas chamam a sua abordagem de "efeito de campo fotônico em heterojunção". Efeito de campo refere-se ao controle de uma carga elétrica em um semicondutor, enquanto uma heterojunção é a interface entre duas camadas de diferentes materiais semicondutores.

É a primeira vez que se consegue integrar numa mesma estrutura tanto os efeitos semicondutores usados nos transistores tradicionais, quanto a funcionalidade fotônica.

É a primeira vez que se consegue integrar numa mesma estrutura tanto os efeitos semicondutores usados nos transistores tradicionais, quanto a funcionalidade fotônica.
[Imagem: Olas]

Exames no consultório

Integrar a fonte de luz no circuito do biochip é importante porque os métodos de análise química e biológica mais precisos disponíveis são baseados em espectroscopia - a análise química e biológica feita por luz.

"Usar os transistores em vez de fontes externas permite que você aumente consideravelmente a eficiência da geração e do aproveitamento da luz. Você gasta muito menos energia para alimentar os biochips porque eles são não apenas mais eficientes, mas também feitos de materiais orgânicos descartáveis que são compatíveis com outras plataformas feitas de outros materiais, como silício ou vidro," diz Muccini.

O próximo passo da pesquisa é construir os primeiros protótipos de biochips usando as fontes integradas de luz, já voltados para utilização médica. A inovação resultou em três patentes, que já estão sendo exploradas por parceiros da indústria ligados ao projeto OLAS.

"Para um médico no consultório, isto significa o desenvolvimento de um dispositivo descartável, portátil e barato, capaz de diagnosticar prontamente um grande número de doenças," prevê o pesquisador.

Telas para computadores e celulares

Embora este seja o foco deste grupo de pesquisadores, a inovação tem grande importância também para as telas usadas em computadores, celulares e vários outros dispositivos eletrônicos.

Ao utilizar o novo transístor emissor de luz, os engenheiros poderão desenvolver telas que utilizam menos energia para funcionar, aumentando a vida útil das baterias dos equipamentos portáteis.

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