Diodos e resistores foram montados a partir de proteínas que usam efeitos quânticos

Os químicos Ryan Chiechi e Xingkai Qiu, da Universidade Estadual da Carolina do Norte, usaram dois tipos diferentes

fulerenos (poliedros moleculares fechados feitos de carbono). Essas células foram colocadas em substratos de ouro e imersas em uma solução do primeiro fotossistema de cloroplasto.

Os cientistas demonstraram que vários fulerenosinduziu as proteínas do primeiro fotossistema a se automontarem em superfícies em formatos específicos, criando diodos e resistores. Para completar o circuito, contatos eutéticos de metal líquido de gálio-índio foram impressos na parte superior.

Imagem: Xinkai Qiu, Ryan C. Chiechi, Nature Communications

“Onde precisávamos de resistores, aplicamosum tipo de fulereno nos eletrodos, no qual o primeiro fotossistema é montado de forma independente, e onde precisávamos de diodos, aplicamos outro tipo. As proteínas orientadas do fotossistema I retificam a corrente, o que significa que os elétrons só se movem em uma direção”, diz Chiechi.

Os pesquisadores conectaram estruturas de proteínas a eletrodos artificiais e criaram circuitos lógicos simples que usavam tunelamento de elétrons para modular a corrente.

Essas proteínas espalham a função de onda dos elétrons,mediando o tunelamento de maneiras que ainda não são totalmente compreendidas. Como resultado, apesar da espessura de 10 nm, este circuito opera no nível quântico, funcionando no modo túnel. E como estamos usando um grupo de moléculas em vez de moléculas individuais, a estrutura é estável. Na verdade, podemos imprimir eletrodos em cima desses circuitos e criar dispositivos.

Ryan Chiechi, professor de química da North Carolina State University, coautor do estudo

Para demonstrar seu desenvolvimento, os químicos criaramportas AND/OR simples baseadas em diodo e as incorporaram em moduladores de pulso que podem codificar informações ligando ou desligando um sinal de entrada dependendo da tensão de outra entrada. Circuitos lógicos baseados nas proteínas do primeiro fotossistema poderiam comutar um sinal de entrada com frequência de 3,3 kHz. Isto, observam os pesquisadores, embora não seja comparável em velocidade aos circuitos lógicos modernos, é um dos melhores resultados para circuitos moleculares.

Os cientistas acreditam que esses circuitos baseados em proteínas podem levar ao desenvolvimento de dispositivos eletrônicos que melhoram, substituem ou estendem a funcionalidade dos semicondutores clássicos.

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