Condutor que vira isolante acelera eletrônica em 1.000 vezes

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/07/2025

Alberto De la Torre usou aquecimento e resfriamento controlados para fazer um material alternar entre um estado condutor e um estado isolante.
[Imagem: Matthew Modoono/Northeastern University]

Têmpera térmica

Pesquisadores descobriram como alterar o estado eletrônico de um material sob demanda, um avanço que pode tornar a eletrônica 1.000 vezes mais rápida e mais eficiente.

Alterar um material de isolante para condutor, e vice-versa, permite substituir os tradicionais componentes de silício da eletrônica por materiais exponencialmente menores e mais rápidos, hoje conhecidos como "materiais quânticos" porque seu comportamento macro é determinado por efeitos da mecânica quântica.

"Os processadores trabalham atualmente em gigahertz. A velocidade de chaveamento que nossa inovação permite nos levará para os terahertz," disse o professor Alberto de la Torre, da Universidade Northeastern, nos EUA.

Por meio de aquecimento e resfriamento controlados, uma técnica que a equipe chama de "têmpera térmica", os pesquisadores conseguiram fazer um material ultrafino alternar entre um estado metálico condutor e um estado isolante. Esses estados podem ser revertidos instantaneamente usando a mesma técnica.

O efeito faz o material operar como um transístor comutando sinais eletrônicos. E, assim como os transistores permitiram que os computadores se tornassem menores - saindo das máquinas do tamanho de salas para o celular no seu bolso - o controle sobre materiais monoatômicos ou 2D promete levar a eletrônica e a computação a um novo patamar.

Estrutura atômica do 1T-TaS₂.
[Imagem: Gerado por IA]

Transístor de material único

Usando luz para transferir energia para um material quântico chamado 1T-TaS₂ (dissulfeto de tântalo na fase 1T) a uma temperatura próxima à ambiente, os pesquisadores alcançaram um "estado metálico oculto" que até então só se mantinha estável em temperaturas criogenicamente baixas.

Agora, eles criaram esse estado metálico condutor em temperaturas mais perto de um patamar prático. Além disso, o material mantém seu estado programado por meses - algo nunca antes alcançado.

Hoje, os componentes eletrônicos precisam de materiais condutores e isolantes, e de uma interface bem projetada entre os dois. Esta descoberta torna possível usar apenas um material, que pode ser controlado por luz para conduzir a eletricidade e, em seguida, evitar que ela passe, o que pode ser entendido como os 0s e 1s binários.

"Nós eliminamos um dos desafios da engenharia ao reunir tudo em um único material. E substituímos a interface por luz em uma faixa mais ampla de temperaturas," disse o professor Gregory Fiete.

A fase 1T é particularmente interessante entre as várias fases cristalinas do TaS₂ porque os átomos de tântalo estão cercados por seis átomos de enxofre em um arranjo octaédrico. A estrutura em camadas permite que o material seja esfoliado em filmes ultrafinos, chegando a poucas camadas atômicas de espessura. Mas será necessário subir mais a temperatura para chegar a aplicações práticas - a demonstração foi feita a -63.15 °C.

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