Eletrônica molecular: diferenças entre revisões

A eletrônica se baseia em '''portais (ou portas) lógicos''' que fazem uma tarefa '''ou''' outra, ou uma e outra, entre outras. Estas portas se baseiam na [[Álgebra de Boole]], usando respostas do tipo 0 ou 1, as chaves (como um interruptor, liga ou desliga). A partir de uma entrada, com uma série de 0/1, há uma saída ou resposta. Para isso, é preciso de algum argumento da “realidade” para executar a lógica. No caso da Microeletrônica, o 1 pode ser a passagem de corrente ou voltagem e o 0, a não-passagem. No caso, são usados Resistores, Diodos, Transistores. Na Eletrônica Molecular, os elementos responsáveis pelo 0 ou 1 são moléculas. O sinal pode ser a emissão de um fóton, uma isomerização, uma mudança na resistividade. Foram sintetizadas moléculas com função específica de um portal lógico. Em [04]<ref>Alberto Credi, Vincenzo Balzani, Steven J. Langford, J. Fraser Stoddart - Logic Operations at the Molecular Level. An XOR Gate Based on a Molecular Machine - J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 2679-2681</ref>, foi montado um portal molecular do tipo XOR (um “ou exclusivo”) com uma molécula de um pseudorotaxano, onde o sinal de entrada é feito com reações químicas e a resposta é a presença ou não de fluorescência.

Os chamados '''nanofios''' também podem desempenhar papéis interessantes na Eletrônica Molecular. Nanofios são estruturas unidimensionais: cristais de grande relação comprimento/diâmetro de maneira que seu diâmetro seja aproximadamente até 200 nm. Sua estabilidade térmica diminui com a diminuição do raio. Podem ser usados como interruptores optoeletrônicos, por exemplo, um nano fio de ZnO é isolante na ausência de luz. Porém, com a exposição à luz ultravioleta (<math>\lambda < 400 nm</math>), a resistividade diminui de 4 a 6 ordens de grandeza, podendo ser usado como um sensor liga/desliga com base no par condutor/isolante.[03]<ref>Semiconductor Nanowires: Functional Building Blocks for Nanotechnology – Haoquan Yan and Peidong Yang – Em The Chemistry of Nanostructured Materials – Editor: Peidong Yong – Publicado por: World Scientific Publishing Co. Pte. Ltd.</ref> Também podem ser usados com a função dos fios tradicionais, na condução de corrente. Outras possibilidades também são exploradas para o uso de moléculas com a função de elementos da eletrônica, como Nanotubos de Carbono com função de Transistores de Efeito de Campo ([[FET]]), Diodos e Inversores (portal NOT). [05]<ref>Yu Huang,Xiangfeng Duan,Yi Cui, Lincoln J. Lauhon, Kyoung-Ha Kim, Charles M. Lieber - Logic Gates and Computation from Assembled Nanowire Building Blocks - Science 294, 1313 (2001)</ref> Os <b><i>quantum dots</i></b> ou '''pontos quânticos''', também são importantes e têm relação com os nanofios. Em relação à dimensão, os pontos quânticos são nanofios limitados nas três direções. Pontos quânticos também são conhecidos por Nanocristais, por suas dimensões reduzidas, menores que o comprimento de onda associado a um elétron desse cristal, levando a efeitos quânticos no confinamento do elétron às dimensões do cristal. Seus níveis de energia são análogos aos níveis discretos de um átomo e por isso, são conhecidos como Átomos Artificiais e não apresentam bandas, como os sólidos, em geral.

Um tipo especial de Transistor é são os [[FET]] (Transistores de Efeito de Campo), em particular o [[MOSFET]] (''Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor''). Uma solução para diminuir ainda mais as dimensões dos Transistores é usar os transistores com moléculas. O uso de [[Filmes Finos]] de moléculas orgânicas semicondutoras tem sido uma solução interessante. Há também o uso de um Nanotubo de Carbono, C₆₀ [01]<ref>Xiao-Hong Zhang, Benoit Domercq, Bernard Kippelen – High-performance and electrically stable C60 organic field-effect transistors – Applied Physics Letters – Vol.: 91, 092114</ref> e tióis e derivados [07], cujo interesse reside no fato de terem grande afinidade por superfícies de Ouro.

Outra classe de moléculas muito presente nos trabalhos com Nanotecnologia em geral e com [[Química Supramolecular]], em particular, são os '''[[Fullerenos]]''', ''clusters'' aproximadamente esféricos de Carbono. O mais famoso deles é o C₆₀, com estrutura assemelhada a de uma bola de futebol, mas existem outros aglomerados com mais átomos, como o C₇₀. Já foram usados como FET. [01]<ref>Xiao-Hong Zhang, Benoit Domercq, Bernard Kippelen – High-performance and electrically stable C60 organic field-effect transistors – Applied Physics Letters – Vol.: 91, 092114</ref> Outra espécie de Fullereno são os '''[[Nanotubos de Carbono]]'''. Além do Carbono, também existem outros átomos com nanotubos: Boro, Silício, Bismuto, entre outros inorgânicos. São usados de diversas maneiras, como pinças de [[AFM]], sensores para telas sensíveis a toque, transporte de eletricidade (nanofios) e como alternativas para elementos da eletrônica. Um Nanotubo de Carbono, que consiste em uma folha de grafita (a folha de grafita é chamada de [[grafeno]]) enrolada formam um tubo, pode ter várias camadas ou apenas uma folha de grafita, dependendo do método de preparação. Num Nanotubo de múltiplas camadas, existem vários tubos dentro de um outro maior e são conhecidos pela sigla MWCN (''Multi-Wall Carbon Nanotubes''). Já os Nanotubos de camada simples são os SWCN (''Single Wall Carbon Nanotubes'').