Cientistas holandeses descobriram que basta juntar dois tipos específicos de plásticos, ambos naturalmente isolantes, para que surja em sua interface uma camada capaz de conduzir eletricidade de forma tão eficiente quanto um metal.

Juntando plásticos

A descoberta lança as bases para uma nova área de pesquisas com importantes aplicações tecnológicas, que vão da possibilidade de se construir circuitos eletrônicos utilizando materiais não-condutores até a criação de novas famílias de supercondutores.

A equipe do Dr. Alberto Morpurgo, da Universidade de Tecnologia de Delft, simplesmente juntou um pedaço do plástico TTF (tetratiofulvaleno) com outro pedaço de um plástico conhecido como TCNQ (tetracianoquinodimetano). Os cristais dos dois plásticos conformam-se uns aos outros e se mantêm unidos pela força de Van der Waals.

Interface condutora

Essa interface, que tem uma espessura de apenas dois nanômetros, não apenas conduz eletricidade, como conduz com mesma eficiência observada em metais. Não há qualquer alteração química nos dois plásticos, que podem ser separados e unidos inúmeras vezes, com o efeito sempre aparecendo em sua interface.

Supercondutividade em plásticos?

A seguir os cientistas resfriaram o conjunto, esperando que o efeito de condução desaparecesse, uma vez que a capacidade de isolamento de cada um dos plásticos individualmente aumenta com a queda da temperatura - quanto mais frio, mais eles resistem à passagem da corrente elétrica.

Para sua surpresa, porém, a condutividade elétrica aumentou com a queda na temperatura, da mesma forma que acontece com os metais. Em temperaturas próximas ao zero absoluto algumas ligas metálicas tornam-se supercondutoras, o que faz os cientistas acreditarem que novas pesquisas poderão levar à observação do fenômeno da supercondutividade também nas interfaces entre materiais orgânicos.

Migração de elétrons e lacunas

Os cientistas acreditam que a camada condutora que surge na interface entre os dois materiais nasce em decorrência da oportunidade que os elétrons livres no TTF, que não conseguem se mover dentro do próprio material, passam a ter de saltar para as lacunas presentes no TCNQ. Esse intercâmbio contínuo permite que os elétrons fluam ao longo da interface.

Física das interfaces

A maior parte dos materiais semicondutores - a base da eletrônica atual - também funciona graças a fenômenos físicos na interface entre diferentes tipos de materiais. Para isso, esses semicondutores são dopados com minúsculas quantidades de elementos - como germânio, gálio e outros - para que o silício atinja as propriedades eletrônicas desejadas.

Já a camada condutora entre o TTF e o TCNQ surge sem que nenhum material precise ser adicionado, simplificando um processo que poderá levar ao desenvolvimento de uma nova classe de materiais orgânicos com propriedades eletrônicas ainda desconhecidas.

Bibliografia

Metallic conduction at organic charge-transfer interfaces
Helena Alves, Anna S. Molinari, Hangxing Xie, Alberto F. Morpurgo
Nature Materials
15 June 2008
Vol.: 7 No 6 pp 419-509
DOI: 10.1038/nmat2205

(Inovação Tecnológica, 18/06/2008)