Sensor eletrônico do tamanho de uma única molécula, um potencial divisor de águas

Os piezoresistores são comumente usados ​​para detectar vibrações em eletrônicos e automóveis, como em smartphones para contagem de passos e para acionamento de airbags em carros. Eles também são usados ​​em dispositivos médicos, como sensores de pressão implantáveis, bem como na aviação e em viagens espaciais.

Em uma iniciativa nacional, pesquisadores liderados pelo Dr. Nadim Darwish da Curtin University, pelo professor Jeffrey Reimers da University of Technology Sydney, pelo professor associado Daniel Kosov da James Cook University e pelo Dr. Thomas Fallon da University of Newcastle, desenvolveram um piezoresistor que é cerca de 500.000 vezes menor que a largura de um fio de cabelo humano.

Dr. Darwish disse que eles desenvolveram um tipo mais sensível e miniaturizado deste componente eletrônico chave, que transforma força ou pressão em um sinal elétrico e é usado em muitas aplicações cotidianas.

"Devido ao seu tamanho e natureza química, este novo tipo de piezoresistor abrirá um novo campo de oportunidades para produtos químicos e biossensores, interfaces homem-máquina e dispositivos de monitoramento de saúde", disse o Dr. Darwish.

“Como são de base molecular, nossos novos sensores podem ser usados ​​para detectar outros produtos químicos ou biomoléculas, como proteínas e enzimas, o que pode mudar o jogo na detecção de doenças”.

Dr Fallon disse que o novo piezoresistor foi feito a partir de uma única molécula de bullvalene que, quando tensionada mecanicamente, reage para formar uma nova molécula de formato diferente, alterando o fluxo de eletricidade ao alterar a resistência.

"As diferentes formas químicas são conhecidas como isômeros, e esta é a primeira vez que reações entre elas foram usadas para desenvolver piezoresistores", disse o Dr. Fallon.

"Conseguimos modelar a série complexa de reações que ocorrem, entendendo como moléculas individuais podem reagir e se transformar em tempo real."

O professor Reimers disse que o significado disso era a capacidade de detectar eletricamente a mudança na forma de uma molécula reativa, para frente e para trás, aproximadamente uma vez a cada 1 milissegundo.

"Detectar formas moleculares a partir de sua condutância elétrica é um conceito totalmente novo de detecção química", disse o professor Reimers.

O professor associado Kosov disse que a compreensão da relação entre a forma molecular e a condutividade permitirá a determinação das propriedades básicas das junções entre as moléculas e os condutores metálicos ligados.

"Esta nova capacidade é crítica para o desenvolvimento futuro de todos os dispositivos eletrônicos moleculares", disse o professor associado Kosov.

fonte: Curtin University. "Electronic sensor the size of a single molecule a potential game-changer." ScienceDaily. ScienceDaily, 3 October 2023. <www.sciencedaily.com/releases/2023/10/231003104800.htm>.