Eletrônica

Nanotransístor a vácuo: o retorno das válvulas?

Nanotransístor a vácuo: o retorno das válvulas?
Enquanto as menores válvulas já construídas mediam algumas dezenas de milímetros, o nanotransístor a vácuo mede 150 nanômetros.[Imagem: Site Inovação Tecnológica/Wikimedia/I.B.Wright]

Era das válvulas

O mundo da eletrônica e dos computadores não nasceu transistorizado: nasceu valvulado.

Os componentes básicos dos primeiros circuitos eletrônicos eram as válvulas termoiônicas, um componente, ou uma série de componentes juntos, lacrados a vácuo dentro de um invólucro de vidro.

Estas válvulas continuam sendo utilizadas até hoje em equipamentos de potência muito alta, como retransmissores de rádio e TV, e em equipamentos de som de alta-fidelidade.

Os transistores as substituíram, inaugurando a era da eletrônica de estado sólido - observe um velho rádio de pilha e você verá escrito nele "solid state" - porque consomem menos energia e são muito menores, o que viabilizou a miniaturização.

Mas os transistores não são melhores do que as válvulas em todos os aspectos.

Transístor valvulado

Agora, um grupo de cientistas da NASA e do Centro Nacional de Nanofabricação da Coreia do Sul está relançando as válvulas eletrônicas em grande escala.

Eles construíram um transístor que funciona no vácuo, inaugurando o que estão chamando de nanoeletrônica a vácuo.

E não foi por mero saudosismo que eles estão reinventando a válvula em nanoescala.

As válvula são mais resistentes a ambientes de alta radiação - como o espaço - do que os transistores.

E, mais importante, os elétrons viajam mais rapidamente no vácuo do que através de um sólido semicondutor.

Ou seja, as válvulas são um meio intrinsecamente melhor quando o assunto é lidar com a eletricidade.

Nanotransístor a vácuo

O problema das válvulas é que elas eram grandes e consumiam quantidades enormes de energia, esquentando tanto quanto uma lâmpada incandescente.

O nanotransístor a vácuo não sofre desse problema: com seus 150 nanômetros de largura, ele dissipa pouquíssimo calor.

A tensão de operação do protótipo de "transístor-válvula" é de 10 volts - pouco em relação às válvulas, mas elevado em relação aos transistores.

Mas os cientistas afirmam em seu artigo que esperam fazê-lo operar com 1 volt em um futuro próximo, o que o tornaria definitivamente competitivo com a tecnologia semicondutora atual.

Eles afirmam que o componente é talhado para aplicações em equipamentos de imageamento médico e telecomunicações de alta velocidade, além de aparelhos mais robustos para áreas agressivas, como indústrias químicas e nucleares, ou no espaço.

Bibliografia:

Vacuum nanoelectronics: Back to the future? Gate insulated nanoscale vacuum channel transistor
Jin-Woo Han, Jae Sub Oh, M. Meyyappan
Applied Physics Letters
Vol.: Published online
DOI: 10.1063/1.4717751




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