Avanço para transistores quânticos, retrocesso para LEDs orgânicos

Christoph Boehme - 25/08/2008

John Lupton e Christoph Boehme junto ao equipamento que usou feixes de laser verde e azul para excitar um pedaço de polímero orgânico emissor de luz.
[Imagem: Nick Borys]

Físicos norte-americanos conseguiram pela primeira vez controlar uma corrente elétrica utilizando a propriedade quântica dos spins dos elétrons, o primeiro passo para a construção de um transístor quântico orgânico.

Transistores orgânicos são semicondutores plásticos flexíveis que viabilizarão a construção de computadores incorporados às roupas e revestimentos de acessórios e carros. E os transistores que exploram o spin, e não apenas a carga dos elétrons, poderão viabilizar a construção dos computadores quânticos.

Boas e más notícias

A descoberta une duas áreas de pesquisas emergentes e extremamente promissoras: a spintrônica - que explora as propriedades quânticas das partícula subatômicas - e a eletrônica dos semicondutores orgânicos - semicondutores feitos com materiais à base de carbono.

Parece ser uma regra geral que todas as descobertas científicas trazem boas notícias. Mas, neste caso, a realização dos pesquisadores trouxe uma notícia boa e outra ruim. A boa vem para os transistores quânticos, e a ruim para os LEDs orgânicos.

Boa notícia para os transistores quânticos

O spin é uma propriedade quântica de alguns núcleos atômicos e de todos os elétrons. Normalmente descrito na forma de um ímã que aponta para baixo ou para cima, o spin é uma espécie de momento angular intrínseco de cada partícula. Em 2004, a mesma equipe de cientistas já havia demonstrado que esse spin pode ser utilizado para armazenar informações (veja Computador quântico: já é possível ler dados armazenados como spins).

Agora eles demonstraram que a informação pode ser transportada por spins em um polímero orgânico, e que o transístor quântico é possível porque "nós podemos converter a informação do spin em uma corrente, manipulá-la e alterá-la. Nós estamos manipulando essa informação e lendo-a novamente," explica o pesquisador John Lupton.

Os cientistas afirmam que computadores do futuro, que venham a ser construídos com transistores que explorem o spin dos elétrons, poderão ser várias ordens de magnitude mais rápidos do que qualquer coisa que possa ser feita com os transistores eletrônicos atuais.

"Mesmo o menor dos transistores atuais consiste de centenas de milhares de átomos. O objetivo último da miniaturização é implementar circuitos eletrônicos na escala dos átomos e moléculas," diz Christoph Boehme, outro membro da equipe.

Má notícia para os LEDs orgânicos

O estudo também sugere que será mais difícil do que se imaginava construir LEDs(diodos emissores de luz) utilizando materiais orgânicos. Ou, pelo menos, construir esses componentes com uma eficiência que possa levá-los a superar os LEDs feitos de semicondutores tradicionais, não-orgânicos.

Cálculos anteriores afirmavam que os LEDs orgânicos poderiam atingir rendimentos teóricos de até 63% na conversão da eletricidade em luz. Mas os cientistas verificaram que esse número não deverá passar dos 25%.

Os LEDs orgânicos, ou LEDs de plástico, são muito mais baratos e fáceis de se fabricar em larga escala do que os LEDs inorgânicos atualmente utilizados em aparelhos eletrônicos e em semáforos e que se espera que virão substituir as atuais lâmpadas incandescentes e fluorescentes compactas.

Já a aplicação mais esperada para os LEDs orgânicos é na fabricação de uma nova geração de telas de cristal líquido (LCD), que não dependerão mais da iluminação conhecida como backlighting (veja Polímeros que emitem luz geram tecnologia concorrente ao LCD).

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