Caminho aberto para os componentes eletrônicos controlados por luz

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/11/2025

Ilustração de um gás de elétrons fluindo na interface entre dois materiais semicondutores.
[Imagem: SIT/Gerado por IA]

Gás de elétrons

Um fenômeno pouco conhecido da física pode ser o impulso que faltava para que nossos celulares, computadores e demais eletrônicos façam suas computações usando luz, em vez de eletricidade.

O fenômeno é conhecido como gás de elétrons, que envolve os chamados elétrons de condução, elétrons que não estão ligados a átomos específicos, podendo se mover livremente por todo o sólido, tipicamente um metal. Essa nuvem de partículas independentes acaba se comportando como um gás.

Como os elétrons não podem ficar parados, é possível controlar o fluxo do gás de elétrons pela aplicação de uma tensão elétrica. Além de estar na base de todas as pesquisas da física de estado sólido, esse fenômeno é largamente explorado, por exemplo nas telas de LED.

A novidade agora é que David Sanchez-Manzano e colegas de várias universidades francesas conseguiram gerar e destruir um gás elétrons usando luz, em vez de eletricidade, bastando iluminar um material formado por duas camadas de materiais semicondutores (SrTiO₃ e NdNiO₂).

Quando a luz é acesa, o gás de elétrons emerge e pode ser manipulado à vontade. Quando a luz é apagada, o gás desaparece.

Ocorrendo na interface entre a óptica e a eletrônica, essa possibilidade de manipulação óptica de um gás de elétrons abre caminho para inúmeras aplicações em eletrônica, spintrônica e computação quântica.

O controle óptico do gás de elétrons vai impulsionar a computação fotônica, os tão esperados computadores que funcionam com luz.
[Imagem: David Sanchez-Manzano et al. - 10.1038/s41563-025-02363-y]

Componentes eletrônicos controlados por luz

O controle óptico do gás de elétrons estabelece uma conexão entre a fotônica e a eletrônica, com amplas aplicações.

Por exemplo, passa a ser possível construir uma nova classe de detectores ópticos ultrassensíveis, nos quais a luz atua como um "reforço": Para a mesma tensão elétrica, a corrente produzida é até 100.000 vezes mais forte do que no escuro!

Componentes eletrônicos que podem ser controlados pela luz em vez de eletricidade têm a vantagem de serem muito mais rápidos, mais energeticamente eficientes e mais simples de operar. Por exemplo, o uso de transistores controlados pela luz poderia eliminar até um terço dos contatos elétricos em um chip, economizando cerca de um bilhão de contatos elétricos somente em um processador de computador.

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