Pesquisadores criam primeiro circuito integrado com nanotubos

Redação do Site Inovação Tecnológica - 14/01/2004

A descoberta dos nanotubos de carbono anunciou uma prometida nova era de avanços científicos. Mas até agora faltava descobrir uma forma de incorporar esses nanomateriais em um sistemas nanoeletrônico, que permita descer a eletrônica a novo patamar de miniaturização. Pois este é justamente o avanço que cientistas das Universidades de Berkeley e Stanford (Estados Unidos) acabam de anunciar ter conseguido.

Os cientistas conseguiram fazer crescer nanotubos de carbono sobre um circuito MOS de silício. A descoberta é o primeiro passo para se fazer uma interface entre o circuito de nanotubos e um sistema real de processamento de informações.

Os pesquisadores afirmam que seu trabalho representa um avanço significativo rumo à utilização dos nanotubos de carbono em chips de memória de computador que poderão armazenar dados em uma ordem de magnitude 10.000 vezes maior do que é possível hoje com os chips de silício. Outra dentre as muitas possibilidades que o avanço torna possível é a construção de sensores em nível molecular.

A pesquisa, publicada no exemplar de janeiro do periódico Nano Letters, começou com um desafio de ordem prática: como refinar o processo de crescimento de nanotubos de forma que eles possam ser produzidos com qualidade previsível.

Dependendo da estrutura molecular específica de cada nanotubo de carbono, ele pode ser tanto metálico e capaz de conduzir eletricidade, quanto agir como um semicondutor, no qual a condutividade de eletricidade pode ser ligada ou desligada. Mas os processos até agora utilizados para sua produção resultam em proporções imprevisíveis de nanotubos metálicos e semicondutores, exigindo que os pesquisadores testem cada um deles para saber a categoria em que se enquadram.

Para resolver esse problema, os pesquisadores construíram um dispositivo capaz de automatizar a classificação de milhares de nanotubos. Eles criaram um chip com um semicondutor de óxido metálico (MOS: "metal oxide semiconductor") contendo uma rede de fios de silício e transistores, funcionando como chaves, formando um circuito eletrônico.

Os cientistas então fizeram crescer os nanotubos diretamente sobre "ilhas" de catalisador colocadas sobre o circuito. O extremo calor necessário para fazer com que os nanotubos cresçam normalmente derreteria o circuito, mas os pesquisadores resolveram esse problema interconectando os transistores de silício com molibdênio, um metal refratário que suporta temperaturas muito altas.

O chip resultante contém milhares de nanotubos de carbono conectados ao circuito de um centímetro quadrado. Ligando e desligando as chaves do circuito eletrônico, os cientistas foram capazes de isolar o caminho que leva a cada nanotubo individualmente. Desta forma eles puderam determinar o tipo de cada nanotubo de acordo com a possibilidade de alterações na condutividade: aqueles que respondem às alterações são metálicos e os que não alteram o comportamento são semicondutores.

"O circuito é interconectado de tal forma que somente 22 sinais de controle são necessários para se testar mais de 2.000 nanotubos," afirma Yu-Chih Tseng, um dos pesquisadores envolvidos no trabalho. "O elemento chave é que tudo pode ser feito por uma máquina e por um computador. Nós conseguimos construir uma máquina para pesquisadores de nanotecnologia e, no processo, nós demonstramos uma prova do princípio de que os nanotubos podem ser integrados com sucesso em um circuito complexo."