Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Skolkovo, em colaboração com pesquisadores da Universidade Ludwig Maximilian de Munique (Alemanha), da Universidade de Nanjing (China) e do Instituto Nacional de Ciência de Materiais (Japão), desenvolveram um novo método para depositar moléculas orgânicas de forma precisa e controlada na superfície de semicondutores bidimensionais. Essa conquista oferece novas perspectivas tecnológicas para a fabricação de dispositivos eletrônicos e optoeletrônicos em nanoescala, e a pesquisa foi publicada no periódico acadêmico Small Methods.
Essa técnica se baseia em nanoestruturas de origami de DNA auto-montadas, depositando moléculas de corante orgânico na superfície de materiais semicondutores bidimensionais, como o dissulfeto de molibdênio, de acordo com um padrão pré-definido. O método visa solucionar os desafios de precisão na fabricação de padrões em nanoescala, oferecendo uma solução viável para a construção de caminhos funcionais bem definidos em materiais atomicamente finos.
“Existem duas abordagens básicas para criar ‘topografia’ em uma pastilha semicondutora bidimensional para guiar os éxcitons ao longo de caminhos preferenciais”, disse Irina Martinenko, professora assistente do Departamento de Física do Instituto de Tecnologia de Skolkovo e coautora do estudo. “Uma delas é introduzir algum tipo de defeito para alterar a estrutura inicialmente uniforme do material, mas isso é atualmente impossível de se alcançar com precisão em nanoescala; a outra é depositar moléculas orgânicas em uma monocamada, mas esse método é atualmente incontrolável, e a aleatoriedade do padrão resultante limita a eficiência do dispositivo.”
A equipe de pesquisa conseguiu realizar a deposição padronizada em uma monocamada de dissulfeto de molibdênio projetando nanoestruturas de DNA com aproximadamente 100 nanômetros de tamanho e carregando moléculas de corante em locais predeterminados. Os experimentos confirmaram que ocorreu transferência de energia por ressonância de Förster entre as moléculas de corante depositadas e o semicondutor bidimensional, modulando assim as propriedades ópticas do material em nanoescala.
Anwar Baimuratov, professor associado de física no Instituto de Tecnologia de Skolkovo e um dos autores do estudo, destacou: "Nossos experimentos mostram que, em primeiro lugar, a estrutura do corante baseada em origami de DNA pode de fato ser montada corretamente; em segundo lugar, as moléculas do corante e a monocamada de dissulfeto de molibdênio exibem transferência de energia por ressonância de Förster. É essa propriedade que permite a troca de energia entre os dois materiais, possibilitando a estruturação de propriedades semicondutoras em nanoescala por meio de padrões de deposição."
A equipe de pesquisa planeja usar essa técnica de padronização para desenvolver dispositivos nanoeletrônicos e nanofotônicos específicos. Esses materiais híbridos baseados em origami de DNA são promissores para aplicações em dispositivos compactos e de alto desempenho em áreas como computação óptica, simulação quântica e fotodetecção.
