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Construído primeiro computador de nanotubos de carbono

Construído primeiro computador de nanotubos de carbono
Pastilha com os transistores usados para construir "Cedric", o primeiro computador de nanotubos de carbono. [Imagem: Norbert von der Groeben]

Uma equipe de engenheiros da Universidade de Stanford criou um computador elementar usando unicamente transistores feitos de nanotubos de carbono.

Por muito tempo, os nanotubos de carbono ocuparam a posição de material mais promissor para a "tecnologia do futuro" - até o surgimento do grafeno, que é essencialmente um nanotubo desenrolado, ou vice-versa.

Mas trabalhar com materiais em escala atômica tem sido mais difícil do que se previa.

Por isso, o anúncio do desenvolvimento de um computador completo, ainda que primário, feito unicamente com transistores de nanotubos de carbono, causou surpresa no meio científico.

O trabalho tem antecedentes: o primeiro circuito integrado de nanotubos de carbono foi criado em 2011 por pesquisadores da Finlândia e do Japão. No ano passado, engenheiros da IBM construíram os primórdios de um processador também usando apenas nanotubos de carbono.

Construído primeiro computador de nanotubos de carbono
Microfotografia colorida artificialmente de uma seção do processador de nanotubos de carbono. [Imagem: Butch Colyear]

Domando os nanotubos

Há vários problemas no uso dos nanotubos de carbono para fabricar componentes eletrônicos: eles têm muitas imperfeições, não crescem no mesmo alinhamento e emergem do processo de fabricação em versões que podem ser semicondutoras ou metálicas.

Coube a Max Shulaker desenvolver técnicas para eliminar esses problemas.

Descartar os nanotubos metálicos não foi difícil: depois que todos os nanotubos foram crescidos em uma pastilha de quartzo, Shulaker aplicou uma corrente elétrica no chip. Toda a eletricidade se concentrou nos nanotubos metálicos, que ficaram tão quentes que vaporizaram em pequenas nuvens de dióxido de carbono.

Para eliminar os nanotubos desalinhados e os impuros, a equipe criou um algoritmo que mapeia um leiaute do circuito de forma a garantir que ele vai funcionar não importando se, ou onde, os nanotubos podem estar tortos - eles chamaram isto de "técnica imune a imperfeições".

Construído primeiro computador de nanotubos de carbono
O computador de nanotubos - aqui visto em meio ao seu complicado aparato de medição e interface - apesar de simples e lento, é um marco na demonstração de uma tecnologia diferente do silício. [Imagem: Norbert von der Groeben]

Computador de nanotubos de carbono

Nem tudo saiu com 100% de precisão, mas foi o suficiente para criar um computador básico com 178 transistores, um limite que foi imposto pelos equipamentos de fabricação de chips da universidade.

Os próprios transistores saíram enormes para o padrão da eletrônica de silício, medindo cerca de 8 micrômetros cada um.

O computador de nanotubos de carbono, batizado de Cedric, é muito simples, mas atende a todos os requisitos para ser considerado um computador.

Ele realiza tarefas como contagem - até 32 - e classificação de números. Ele também roda um "sistema operacional" básico que permite alternar entre o processo de contagem e de ordenação.

A demonstração mais significativa de seu potencial foi feita rodando 20 instruções da linguagem MIPS.

Foi o bastante para deixar os pesquisadores entusiasmados.

"Não se trata apenas de um computador de nanotubos de carbono. Trata-se de uma mudança de rumos que mostra que você pode construir algo real com nanotecnologias que nos levam além do silício e seus parentes," disse o professor Subhasish Mitra.

Entre os "parentes" citados pelo pesquisador, destacam-se os nanofios, com dimensões pouco maiores do que os nanotubos de carbono, mas compostos de outros materiais semicondutores - foi usando nanofios que se construiu o primeiro nanoprocessador programável.

Bibliografia:

Carbon nanotube computer
Max M. Shulaker, Gage Hills, Nishant Patil, Hai Wei, Hong-Yu Chen, H.-S. Philip Wong, Subhasish Mitra
Nature
Vol.: 501, 526-530
DOI: 10.1038/nature12502




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