Eletrônica

Além dos semicondutores: Transístor quântico de nanotubo

Além dos semicondutores: Transístor quântico de nanotubo e ferro
Outra vantagem é que os transistores de nanotubos são flexíveis, o que poderá ajudar na fabricação de dispositivos dobráveis e de vestir. [Imagem: Yoke Khin Yap/Michigan Tech]

Além dos semicondutores

O professor Yoke Khin Yap, da Universidade Tecnológica de Michigan, nos EUA, está preconizando uma ideia que parece quase uma heresia na atual era tecnológica.

"Olhe além dos semicondutores," aconselha ele, destacando que os semicondutores de silício, que estão na base de toda a tecnologia da informação, têm defeitos demais.

"Eles aquecem muito, vazam corrente elétrica e não podem ser mais miniaturizados," afirma.

E, para não falar sem fundamentos, Yap apresentou sua própria alternativa aos semicondutores, uma nova forma de fazer computação que não depende dos transistores.

Transístor quântico

A nova técnica de computação baseia-se em uma tecnologia que impressiona pela simplicidade e potencial baixo custo: nanotubos de nitreto de boro salpicados com pequenos aglomerados de ferro.

Os nanotubos de nitreto de boro acabaram de superar seus primos mais famosos, de carbono, enquanto os átomos de ferro ganham novos potenciais quando são dispostos na forma de estruturas chamadas pontos quânticos.

Os nanotubos são excelentes isolantes, o que, à primeira vista, parece pouco adequado a qualquer eletrônica. Mas esse efeito de isolamento é crucial para evitar o principal problema dos transistores, a fuga de corrente, que explica a maior parte do seu aquecimento.

Além dos semicondutores: Transístor quântico de nanotubo e ferro
Detalhe do transístor, formado pelo nanotubo repleto de aglomerados de ferro. [Imagem: Boyi Hao et al. - 10.1038/srep20293]

O movimento dos elétrons é totalmente feito através dos pontos quânticos de ferro. Ainda que essas estruturas sejam tecnicamente semicondutores, os elétrons usam-nas como trampolins, saltando de um para o outro por meio do fenômeno quântico do tunelamento - assim que os elétrons de um ponto quântico atingem um limite de energia, eles simplesmente saltam para o próximo.

"Imagine isto como um rio no qual não haja uma ponte; é muito largo para pular. Agora, imagine ter pedras através do rio - você pode atravessar saltando pelas pedras, mas somente quando você tiver energia suficiente para saltar," comparou Yap.

Sem resistência, sem calor

Tecnicamente, a estrutura de nanotubo e pontos quânticos é um transístor de tunelamento quântico, similar ao que a equipe havia apresentado em um trabalho anterior, mas que dependia de pontos quânticos de ouro para funcionar.

Ao contrário do que ocorre nos semicondutores, não existe resistência elétrica clássica no tunelamento quântico - sem resistência elétrica, sem geração de calor. E os transistores de tunelamento de nanotubos são muito menores do que os transistores atuais, dando um novo alento à miniaturização.

O grande desafio agora será desenvolver técnicas que permitam fabricar esses transistores de nanotubos com características homogêneas, de forma sistemática e em larga escala.

Bibliografia:

New Flexible Channels for Room Temperature Tunneling Field Effect Transistors
Boyi Hao, Anjana Asthana, Paniz Khanmohammadi Hazaveh, Paul L. Bergstrom, Douglas Banyai, Madhusudan A. Savaikar, John A. Jaszczak, Yoke Khin Yap
Nature Scientific Reports
Vol.: 6, Article number: 20293
DOI: 10.1038/srep20293




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