Eletrônica Molecular, Manuais, Projetos, Pesquisas de Química

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EletrônicaEletrônica

Molecular Molecular

Raphael Fernandes Vilela – IQ/UFRJ Raphael Fernandes Vilela – IQ/UFRJ Rio de Janeiro, RJ, BrasilRio de Janeiro, RJ, Brasil

HistóricoHistórico

 1940 – Válvulas1940 – Válvulas  1947 – Primeiro Transistor1947 – Primeiro Transistor  1960 – Chips1960 – Chips  2000 – 102000 – 10^9 9 Transistores porTransistores por processador processador

MoléculasMoléculas

 Nano naturalmenteNano naturalmente  Bottom-UpBottom-Up A partir do pequeno, A partir do pequeno, montar o grande montar o grande Conductance of a Molecular Junction - M. A. Reed, et al. Science 278 , 252 (1997) - DOI: 10.1126/science.278.5336.

http://www.sciam.com/2000/0600issue/0600reed.html

Portais LógicosPortais Lógicos

 Tradicional (transistores):Tradicional (transistores): 1 = presença de corrente 1 = presença de corrente 0 = ausência 0 = ausência  Eletrônica Molecular:Eletrônica Molecular: entrada: adição de reagente entrada: adição de reagente saída: espectroscopia saída: espectroscopia

 Exemplo:Exemplo: Portal AND Portal AND Adição de X (X=1) Adição de X (X=1) sem Y (Y=0): sem Y (Y=0): 10=0 10=

3D3D 2D2D^ 1D1D 0D0D

Nanofios e Pontos Nanofios e Pontos

Quânticos Quânticos

Poço QuânticoPoço Quântico NanofioNanofio Ponto QuânticoPonto Quântico (Ga,Al)-As (Ga,Al)-As Ga-AsGa-As (Ga,Al)-As(Ga,Al)-As

NanofiosNanofios

 Grande relação comprimento/diâmetroGrande relação comprimento/diâmetro  Interruptores optoeletrônicosInterruptores optoeletrônicos  Condução de eletricidadeCondução de eletricidade  Portais lógicosPortais lógicos  Transistores de Efeito de Campo (FET)Transistores de Efeito de Campo (FET) Nanofio de ZnO, em ultravioleta, diminui de 4 a 6 ordens de grandezas na resistividadeNanofio de ZnO, em ultravioleta, diminui de 4 a 6 ordens de grandezas na resistividade ref.: ref.: Kind H., Yan H., Messer B., Law M. and Yang P., Nanowire ultraviolet photodetectors and optical switches, Adv. Mater. 14 (2002) pp.158-160.

Algumas moléculasAlgumas moléculas

interessantes... interessantes...

 RotaxanosRotaxanos  CatenanosCatenanos Síntese: Reconhecimento Molecular Síntese: Reconhecimento Molecular Interações Intermoleculares Interações Intermoleculares

Algumas moléculasAlgumas moléculas

interessantes... interessantes...

formas alotrópicas do Carbono formas alotrópicas do Carbono

Fullerenos Fullerenos

Nanotubo Nanotubo

s s

FullerenosFullerenos

 Clusters de CarbonoClusters de Carbono  CC 6060 – esférico– esférico C C 7070 ,C,C 118118 CC 540540 , etc, etc Nanotubos Nanotubos SWCNSWCN MWCN MWCN H.W. Kroto, J.R. Heath, S.C. O’Brien, R.F. Curl e R. E. Smalley, Nature 318, 162 (1985).

Condutividade deCondutividade de

Nanotubos Nanotubos

  = 0°= 0°  zigzag (n,0)zigzag (n,0)

  = 30°= 30°  armchair (n,n)armchair (n,n)

0º< 0º<<30°<30°  misto (n,m)misto (n,m)

Condutividade deCondutividade de

Nanotubos Nanotubos

(n,n) (n,n)  condutorescondutores (n,0), n múltiplo de 3 (n,0), n múltiplo de 3  semicondutoressemicondutores (n,0) (n,0)  semimetálicossemimetálicos (n,m) (n,m)  depende de (n-m) ser múltiplo dedepende de (n-m) ser múltiplo de