Silício é coisa do passado: avanços abrem caminho para eletrônicos à base de carbono

Fonte: Universidade de Princeton

Deixando para trás décadas de experiência em fazer chips de computadores, engenheiros da Universidade de Princeton (EUA) desenvolveram um novo modelo, ao substituir silício por carbono em superfícies largas, abrindo espaço para novas gerações de celulares, computadores e outros componentes eletrônicos, fazendo-os mais velozes e mais poderosos.

“A indústria eletrônica levou ao limite as capacidades do silício – o material essencial a todos os chips de computadores –, e um intrigante substituto tem sido o carbono”, afirmou Stephen Chou, professor de engenharia elétrica daquela universidade. O material chama-se graphene – uma única camada de átomos de carbono organizadas em um retículo – e poderia permitir que aparelhos eletrônicos processem mais informações e produzam transmissões de rádio dez vezes melhores que os dispositivos com base de silício.

Até agora, no entanto, mudar do silício para o carbono não tem sido possível porque tecnólogos acreditavam que precisavam de graphene na mesma forma que o silício usado para fazer os chips: um único cristal com 8 a 12 polegadas de largura. A folha mais larga de cristal graphenefeita até hoje não possui mais que dois milímetros; não é grande o bastante para um único chip. Entretanto, Chou e os pesquisadores de seu laboratório perceberam que não seria necessária uma grande folha de graphene, desde que eles pudessem colocar pequenos cristais de graphenenas áreas ativas do chip, apenas. Eles desenvolveram um novo método de atingir essa meta e de demonstrá-la fazendo trabalhos de alto desempenho com transistores de graphene.

“Nossa abordagem consiste em abandonar os métodos clássicos de circuitos integrados de silício que a indústria vem usando”, disse Chou. Juntamente com o graduado Xiaogan Liang e o engenheiro de material Zengli Fu, ele publicou suas pesquisas em dezembro de 2007 na Nano Letters. A pesquisa foi financiada em parte pelo Instituto de Pesquisa Naval dos EUA.

Nesse novo método, os pesquisadores fizeram uma marca especial, que consiste em um array de pequenos pilares achatados no topo, cada um com um décimo de milímetro de largura. Eles pressionam os pilares contra um bloco de grafite (carbono puro), cortado em folhas finas de carbono, que grudam nos pilares. A marca é então removida, afastando algumas camadas atômicas de graphene. Finalmente, a marca é alinhada e pressionada contra uma folha larga, deixando os sinais de grapheneprecisamente onde os transistores serão construídos.

“A técnica é como impressão”, explicou Chou. Ao repetir o processo usando diversas formas de marcas (os pesquisadores também fizeram tiras, ao invés de pilares redondos), todas as áreas ativadas por transistores são cobertas com um único cristal de graphene.

“Anteriormente, cientistas estavam aptos a descascar folhas de graphenedos blocos de grafite, mas não tinham controle sobre o tamanho e localização das peças quando os colocavam em uma superfície”, disse Chou.

Uma inovação que tornou a técnica possível foi cobrir a marca com um material especial que colasse no carbono quando está frio e descolasse quando está quente, permitindo que a mesma marca grude e solte o graphene.

O laboratório de Chou avançou mais um degrau e construiu transistores – pequenos botões on/off – em seus cristais impressos de graphene. Seus transistores tiveram alto desempenho: eles eram dez vezes mais rápidos que os transistores de silício para mover “buracos eletrônicos” – um padrão de medição de velocidade.

“A nova tecnologia poderia ter uso quase imediato em rádios eletrônicos, celulares e outros aparelhos wireless que requeiram alta potência de rendimento”, disse Chou. “Dependendo do nível de interesse da industria, a técnica pode ser aplicada à comunicação sem-fio em poucos anos”, completa. “O que nos temos feito é mostrar que essa tecnologia é factível, devemos seguir em frente”.

Texto original: http://www.physorg.com/news117216813.html

Tradução: Mariana Cruz

Publicado em 15 de janeiro de 2008.