Plástico de silício monoatômico representa salto para eletrônica neuromórfica

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/04/2021

É a primeira vez que se consegue criar polímeros de silício sobre superfícies metálicas.
[Imagem: Lacheng Liu et al. - 10.1038/s41557-021-00651-z]

Polímeros conjugados

O Nobel de Química do ano 2000 premiou o desenvolvimento de uma nova classe de materiais semicondutores, chamados polímeros conjugados, que têm uma capacidade de conduzir eletricidade muito especial: Eles transportam tanto elétrons quanto íons.

Essa descoberta inaugurou todo um campo hoje conhecido como eletrônica orgânica, ou eletrônica de plástico.

E, além de permitir a construção de circuitos eletrônicos transparentes e flexíveis, esses plásticos condutores deram um impulso na criação de hardware neuromórfico, que imita o funcionamento do cérebro, já que os circuitos biológicos trocam eletricidade pela condutividade iônica.

Agora, químicos da Universidade de Munique, na Alemanha, conseguiram sintetizar o primeiro polímero conjugado ligando átomos de silício, o semicondutor por excelência da indústria eletrônica.

Além de ser o primeiro plástico de silício monocamada já fabricado, o novo material deverá dar um impulso em todas as áreas envolvendo as aplicações dos polímeros conjugados, da conexão da biologia com a eletrônica à fabricação de janelas que geram eletricidade.

Polímeros de silício

Os polímeros conjugados já mostraram seu valor, mas os químicos estão tentando melhorá-los fabricando-os na forma bidimensional, em filmes finos com apenas um átomo ou uma molécula de espessura.

Tem havido progresso, mas a maioria deles é baseada em ligações carbono-carbono - daí o nome eletrônica orgânica.

As tentativas para usar a mesma química sintética - reações em solução - para produzir polímeros usando ligações silício-silício não deram certo.

Por isso Lacheng Liu e seus colegas foram buscar outra solução, e a encontraram na química de superfície, que tipicamente usa um vapor para depositar as moléculas ou átomos desejados sobre uma superfície metálica extremamente lisa - depois é só descamar o material monocamada.

Ao substituir o vapor de carbono por vapor de silício, eles obtiveram longas cadeias poliméricas a temperatura ambiente, enquanto reações similares para obtenção de polímeros conjugados de carbono exigem temperaturas de 300 ºC. Isso facilitará a fabricação desses plásticos de silício, que são grupos silil conectados por meio de um ligante orgânico.

Os pesquisadores só começaram a caracterizar o novo material, que deverá dar um novo impulso à eletrônica orgânica.
[Imagem: Lacheng Liu et al. - 10.1038/s41557-021-00651-z]

Semicondutores orgânicos

Por enquanto o material foi produzido em quantidades muito pequenas, mas a publicação da técnica deverá dar um impulso em todas as pesquisas envolvendo a fabricação de circuitos eletrônicos flexíveis e transparentes, bem como dos experimentos com eletrônica neuromórfica.

"Além disso, o desenho molecular pode ser variado para adaptar as propriedades para uma aplicação dos materiais como semicondutores orgânicos," disse Liu. "E este método pode ser usado para desenvolver uma estratégia completamente nova para mudanças moleculares para funcionalização de superfícies e nanopartículas."

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