Miniaturização da eletrônica avança mais rápido do que se esperava

Redação do Site Inovação Tecnológica - 25/02/2009

Nanotransístor com dimensões próximas à escala atômica. Os eletrodos para sua conexão são muito maiores do que o próprio componente, que poderá ser usado para fabricação de circuitos integrados de altíssima densidade.
[Imagem: Cen et al.]

Pesquisadores da Universidade de Pittsburgh, nos Estados Unidos, criaram uma plataforma universal para fabricar componentes eletrônicos com dimensões próximas à escala atômica.

A descoberta representa um salto, em comparação com o passo contínuo que a miniaturização dos componentes eletrônicos vem seguindo desde o início da era da eletrônica.

Escala atômica

Na demonstração em escala de laboratório, os cientistas usaram sua nova plataforma de criação de componentes eletrônicos para criar transistores - os blocos básicos com que são feitos todos os processadores e circuitos integrados - com apenas 2 nanômetros de largura.

Atualmente a indústria de microprocessadores avança rumo à fabricação de processadores e memórias para computadores utilizando transistores com 45 nanômetros. Mas ainda são poucas as fábricas que já alcançam essa resolução.

Limites teóricos

"Para sustentar o desenvolvimento de computadores mais rápidos e menores, nós teremos que fazer uma transição, abandonando os materiais atualmente utilizados, provavelmente na próxima década," diz o pesquisador Jeremy Levy.

"Os bits de memória nos discos rígidos estão próximos de seus limites teóricos; transistores de silício se tornarão cada vez mais difíceis de miniaturizar. Nós agora criamos capacidades de processamento e armazenamento de dados avançados utilizando o mesmo material, apresentando uma flexibilidade inédita na construção de componentes eletrônicos," complementa ele.

Nanotransistores FET

Utilizando a finíssima ponta condutora de um microscópio de força atômica, Levy e seu grupo criaram fios que medem menos de 4 nanômetros de diâmetro na interface de um cristal de titanato de estrôncio e de um filme de aluminato de lantânio.

Esses dois materiais são isolantes. A carga acumulada nos nanofios é utilizada como bit para armazenamento de dados. Eles podem ser "escritos" com a aplicação de uma tensão e "apagados" com a aplicação de uma tensão inversa ou mesmo com luz.

Juntando as peças, os pesquisadores construíram um transístor de efeito de campo (FET), um dos mais importantes na fabricação de computadores, usando estruturas de nanofios que medem apenas 2 nanômetros.

Tunelamento quântico

Ao atingir dimensões próximas à escala atômica, os pesquisadores conseguiram observar diretamente nos componentes propriedades fundamentais da mecânica quântica que são complicados demais para serem simulados mesmo nos mais poderosos supercomputadores.

O chamado tunelamento quântico - no qual os elétrons passam através de regiões isolantes, pelas quais eles não transitam normalmente - foi observado diretamente e controlado.

O tunelamento quântico também poderá ser útil nas simulações quânticas de novos materiais eletrônicos, que poderão vir a substituir a família do silício, e para a construção de computadores quânticos (veja Rumo ao computador quântico, um ponto de cada vez).

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