Eletrônica

Quasicamadas eletromagnéticas abrem caminho para hardware reconfigurável

Rumo ao circuitos eletrônicos reconfiguráveis
As paredes de domínio surgem nas interfaces entre os domínios no interior de substâncias cristalinas específicas. [Imagem: Queen s University Belfast]

Paredes de domínio

Se folhas planares atomicamente finas - como o grafeno e a molibdenita - já prometem misérias para a tecnologia do futuro próximo, imagine uma película cujas propriedades possam ser ligadas, desligadas e até movidas ao longo do material.

Pois é justamente isso que Raymond McQuaid e seus colegas da Universidade Queen's de Belfaste, no Reino Unido, acabam de apresentar.

McQuaid descobriu uma nova maneira de criar "folhas" eletricamente condutoras extremamente finas, que existem apenas no interior de cristais. Elas são chamadas "paredes de domínio", uma região de transição entre domínios magnéticos adjacentes - domínios magnéticos são regiões do cristal com diferentes orientações magnéticas.

Ou seja, apesar de a equipe chamar as estruturas de "folhas", não se trata exatamente de um filme fino ou de uma camada atômica concreta, mas de camadas no interior de um material cristalino, que pode ele próprio ser um filme fino - seriam camadas virtuais ou "quasicamadas" atômicas.

Circuitos eletrônicos reconfiguráveis

As folhas são quase tão finas quanto o grafeno, abrangendo apenas algumas camadas atômicas. No entanto, elas podem fazer algo que o grafeno não pode - eles podem aparecer, desaparecer ou se mover dentro do cristal, sem alterar permanentemente o próprio cristal.

Isso abre possibilidades sem precedentes para criar circuitos eletrônicos reconfiguráveis, que podem se rearranjar continuamente para executar tarefas diferentes de forma otimizada, em lugar dos processadores eletrônicos atuais com suas estruturas fixas.

"Nossa pesquisa sugere a possibilidade de gravar 'rascunhos' de conexões elétricas em nanoescala, nas quais os padrões de fios eletricamente condutores podem ser desenhados e, em seguida, apagados novamente sempre que necessário. Desta forma, circuitos eletrônicos completos podem ser criados e, em seguida, reconfigurados dinamicamente quando necessário para desempenhar um papel diferente, derrubando o paradigma de que os circuitos eletrônicos precisam ser componentes de hardware fixos, tipicamente projetados com um propósito dedicado em mente," disse o professor Marty Gregg, coordenador da equipe.

Rumo ao circuitos eletrônicos reconfiguráveis
As estruturas virtuais são criadas mecanicamente, usando uma espécie de "acupuntura". [Imagem: Queen s University Belfast]

Acupuntura magnética

Para trazer esses circuitos eletrônicos reconfiguráveis do reino das possibilidades para a realidade, as folhas 2D precisam ser criadas na forma de longas paredes retas, de forma que possam efetivamente conduzir eletricidade e imitar o comportamento de fios metálicos reais. Também será essencial poder escolher exatamente onde e quando as paredes de domínio surgem, como reposicioná-las e como excluí-las.

A equipe já avançou alguns passos nesses desafios. Eles demonstraram que paredes de domínio longas podem ser criadas exercendo uma pressão sobre o cristal precisamente no ponto onde as folhas são necessárias, usando uma espécie de "acupuntura", com uma agulha bem afiada. As folhas virtuais podem então ser movidas dentro do cristal usando campos elétricos aplicados para posicioná-las.

"Tomados em conjunto, esses dois resultados são um sinal promissor para o uso potencial das paredes condutoras em nanoeletrônicos reconfiguráveis. Nós mostramos que essas paredes podem ser movidas usando campos elétricos, sugerindo compatibilidade com os dispositivos convencionais operados eletricamente," completou McQuaid.

Bibliografia:

Injection and controlled motion of conducting domain walls in improper ferroelectric Cu-Cl boracite
Raymond G.P. McQuaid, Michael P. Campbell, Roger W. Whatmore, Amit Kumar, J. Marty Gregg
Nature Communications
Vol.: 8, Article number: 15105
DOI: 10.1038/ncomms15105




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