INTRODUÇÃO

Com o avanço da tecnologia, maior poder de processamento é demandado e o caminho encontrado é a busca por dispositivos cada vez menores. No entanto há limitações de tamanho mínimo na tecnologia atual, dependente do silício, que nos obriga a procurar por outras saídas. A fim de buscar novas soluções, recorremos à eletrônica molecular e ressaltamos a ideia do transistor molecular.

OBJETIVO

O objetivo deste projeto foi modelar e compreender, por meio de um sistema simples, as principais características que regem o comportamento dos elétrons em um possível dispositivo molecular.

METODOLOGIA

Inicialmente foram estudadas as bases da mecânica quântica, como  o conceito de dualidade onda-partícula do elétron, quantização dos níveis de energia em um poço infinito, casos de espalhamento envolvendo barreiras de potencial, e formação de bandas a partir da interação dos níveis em um sistema periódico.

Isto nos levou à conclusão de que na escala nanoscópica os sistemas se comportam de maneira completamente diferente da escala macroscópica. Com isso, passamos então a estudar as condições necessárias para que haja condução de corrente elétrica e a ocupação eletrônica em sistemas moleculares. Também foram estudadas o conceito de densidade de estados uma vez que uma molecula conectada a um banho de elétrons tem seus níveis alargados: uma situação intermediária entre um sistema delocalizado e níveis discretos.

A partir dos conceitos acima foi desenvolvido um programa em linguagem Java para fazer simulações de um dispositivo considerando um nível molecular conectado a eletrodos. Tanto para níveis quantizados, quanto para uma distribuição de níveis, foram estudados os casos de correntes e ocupações com diferentes tensões aplicadas.

RESULTADOS

Nos nossos cálculos podemos variar a posição do nível molecular em relação ao potencial químico. Quando a energia é igual ao potencial químico inicial, mesmo com uma baixa tensão haverá condução de corrente elétrica, mas se a energia for diferente do potencial químico inicial, a tensão aplicada precisará ser suficientemente alta para que o potencial químico lateral passe a ser maior do que a energia. Ao mudarmos a posição do nível molecular, notamos uma suavização da alteração da ocupação eletrônica em função da tensão aplicada. Quanto aos casos de altas tensões, a corrente e a ocupação passam a ser dependentes apenas dos acoplamentos do nível com os eletrodos. A introdução do alargamento e de um efeito de carga leva a um abaulamento das curvas de corrente e tensão, mas não altera os parâmetros finais.

CONCLUSÃO

Neste projeto foi possível modelar as propriedades de transporte para estudar e compreender diversos fatores que influenciam no funcionamento de um dispositivo molecular.