Memória bate recorde de desempenho em altas temperaturas

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/05/2026

Componentes eletrônicos capazes de suportar altas temperaturas serão úteis em inúmeros ambientes.
[Imagem: Jian Zhao]

Memória de alta temperatura

Computadores esquentam, mas deixe eles esquentarem só até perto da temperatura do seu cafezinho e eles simplesmente não funcionarão mais - algumas vezes nunca mais.

Ao mesmo tempo, precisamos de computadores em todos os lugares, incluindo nos chamados "ambientes extremos", que vão desde o interior de motores, equipamentos industriais e usinas geradoras de energia até o calor escaldante do Sol direto no ambiente espacial.

Para essas ocasiões, Jian Zhao e colegas da Universidade do Sul da Califórnia acabam de criar uma memória capaz de operar a temperaturas acima de 700 °C, abrindo caminho para a fabricação de sistemas eletrônicos capazes de resistir a condições extremas com menor necessidade de refrigeração.

"Como acontece frequentemente na ciência, este trabalho teve origem numa descoberta inesperada," contou Zhao. "Identificamos uma estrutura de materiais com uma tolerância à temperatura significativamente superior enquanto investigávamos algo completamente diferente, a saber, tentávamos construir um tipo diferente de dispositivo utilizando grafeno."

"Nosso trabalho fornece um dos componentes eletrônicos mais críticos - a memória - para uma ampla gama de aplicações, particularmente em ambientes extremos," acrescentou o professor Joshua Yang. "Isso inclui exploração espacial, perfuração em águas profundas para energia geotérmica e usinas de energia nuclear e de fusão, nas quais é gerado calor intenso."

Estrutura do memoristor de alta temperatura.
[Imagem: Jian Zhao et al. - 10.1126/science.aeb9934]

Memoristor quente

A memória é na verdade um memoristor, ou resistor com memória, o mesmo componente usado na computação neuromórfica. A diferença aqui está nos materiais usados, uma pilha formada por grafeno, tungstênio e óxido de háfnio.

Em vez de ser fixa, a resistência de um memoristor varia de acordo com a corrente ou tensão aplicada anteriormente. Isso significa que resistências específicas podem ser programadas e armazenadas, funcionando como uma memória. Além disso, o valor memorizado do estado resistivo persiste mesmo quando a energia é desligada, criando uma forma não-volátil de memória eletrônica.

Os memoristores também são capazes de processar grandes quantidades de dados em paralelo, tornando-os mais rápidos e com maior eficiência energética do que as memórias convencionais para certos cálculos, como a multiplicação de matrizes e vetores. Assim, eles são úteis para tecnologias de computação na memória, incluindo aquelas que são rotineiramente empregadas em hardware de inteligência artificial (IA).

"Componentes eletrônicos resistentes ao calor também podem reduzir drasticamente a necessidade de sistemas de refrigeração, que consomem muita energia, diminuindo tanto o consumo de energia quanto o ruído dos ventiladores," acrescentou Yang. "Nosso trabalho também mostra que esses dispositivos exigem tensão e corrente significativamente menores para operar em temperaturas elevadas, o que significa que uma temperatura ambiente mais alta pode, na verdade, melhorar a eficiência energética dos sistemas de computação."

Agora será necessário se livrar do grafeno, já que ainda não é possível manipular industrialmente o material tão famoso.
[Imagem: Jian Zhao et al. - 10.1126/science.aeb9934]

Como funciona

A memória de alta temperatura consiste em uma camada de óxido de háfnio (HfO₂) intercalada entre dois eletrodos, um de tungstênio na parte superior e um de grafeno na parte inferior. O tungstênio possui o ponto de fusão mais alto entre os elementos metálicos, e o grafeno também consegue suportar altas temperaturas sem se degradar.

Nos memoristores convencionais à base de cerâmica, altas temperaturas fazem com que os átomos de metal do eletrodo superior migrem através da camada cerâmica até atingirem o eletrodo inferior. Quando isso acontece, os dois eletrodos se conectam permanentemente e os componentes entram em curto-circuito, parando de funcionar.

"O grafeno põe fim a esse processo," explicou Yang. "Os átomos de tungstênio ainda se movem em direção ao eletrodo de grafeno, como esperado, mas devido à sua química e estrutura de superfície, eles não conseguem se fixar. Esses átomos acabam migrando para longe do eletrodo, evitando assim curto-circuito e falha do dispositivo."

A equipe agora espera encontrar outros materiais que tenham uma química superficial semelhante à do grafeno, mas que sejam mais fáceis de trabalhar. Eles também pretendem integrar seus memoristores de alta temperatura com componentes lógicos que também conseguem suportar temperaturas extremas, como os transistores de carbeto de silício (SiC).

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