Menor chave concebível é acionada por um único próton

Redação do Site Inovação Tecnológica - 13/12/2011

A nova chave molecular está no limite daquilo que se pode conceber como uma chave eletrônica funcional com base na física atual - e ela pode assumir não duas, mas quatro posições diferentes.
[Imagem: Auwaerter et al./Nature Nanotechnology]

Chave molecular

Cientistas construíram uma espécie transístor molecular cujo funcionamento depende de um único próton.

Os transistores atuais dependem de bilhões de elétrons para passar de um estado ligado para desligado e vice-versa - dando origem ao bem-conhecido problema do excessivo aquecimento dos processadores.

A nova chave molecular está no limite daquilo que se pode conceber como uma chave eletrônica funcional com base na física atual - e ela pode assumir não duas, mas quatro posições diferentes.

E, enquanto um transístor tradicional pode assumir os estados ligado ou desligado (0 ou 1), a nova chave molecular pode assumir quatro estados diferentes.

Porfirina

Com uma dimensão total de apenas 1 nanômetro quadrado, o transístor muda de estado dependendo da posição de um único próton no interior de um anel de porfirina, uma molécula que vem sendo muito pesquisada no campo da fotossíntese artificial.

A molécula completa, chamada tetraetilporfirina, assume um formato de sela quando fixada sobre uma superfície metálica.

Ela possui um par de átomos de hidrogênio que podem mudar suas posições, cada um deles podendo assumir duas posições diferentes.

Isto acontece o tempo todo quando a molécula está a temperatura ambiente. Mas, ao ser resfriada, os pesquisadores conseguiram não apenas acompanhar o passo-a-passo dessas mudanças de posição, como controlá-lo com a ponta de um microscópio eletrônico.

Interruptor protônico

A ponta do microscópio foi usada para arrancar um dos dois prótons do interior do anel de porfirina - o próton que restou pode então assumir qualquer uma das quatro posições.

A minúscula corrente elétrica que flui através da ponta do microscópio estimula a mudança de posição do próton, o que permite que a posição da chave seja controlada.

"Operar uma chave de quatro estados movendo um único próton no interior de uma molécula é realmente fascinante, e representa um passo verdadeiro rumo às tecnologias em nanoescala," afirmou o pesquisador Knud Seufert, da Universidade Técnica de Munique, na Alemanha.

Contudo, a utilização do transístor molecular em um circuito eletrônico real ainda pertence a um futuro distante: além de exigir o resfriamento para ser controlado, sua velocidade observada até agora foi de apenas 500 alterações de posição por segundo.

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