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Silício Com Um Átomo de Espessura Dá Origem a Transistores Incrivelmente Rápidos

Uma forma exótica de silício, chamada siliceno, pode abrir caminho para uma nova geração de computadores mais rápidos.

  • terça-feira, 3 de fevereiro de 2015
  • Por Katherine Bourzac
  • Tradução por Elisa Matte (OPINNO)

Imagem: Uma imagem do siliceno feita em microscópio de tunelamento com varredura.

Uma nova forma exótica, mas complicada de usar do silício está agora sendo vista como uma forma de construir chips muito mais rápidos. E agora, aqueles que veem seu potencial podem reivindicar uma pequena vitória com a fabricação dos primeiros transistores do material.

O material em questão, chamado siliceno, vem em camadas de apenas um átomo de espessura. Esta estrutura dá fantásticas propriedades elétricas ao material, mas também significa que é diabolicamente difícil de produzir e trabalhar. Até mesmo testar suas propriedades básicas no laboratório revelou-se difícil.

Agora Deji Akinwande, um engenheiro da computação na Universidade do Texas, em Austin, descobriu como trabalhar com o material teimoso bem o suficiente para fazer os primeiros transistores de siliceno. Seus dispositivos são os primeiro da espécie e foram descritos hoje na revista Nature Nanotechnology, atendendo a expectativa de o siliceno alternando com velocidade extraordinária.

Outro material de um átomo de espessura, o grafeno, que é feito a partir de carbono, ganhou atenção nos últimos anos por suas próprias propriedades elétricas. O apelo do siliceno, diz Akinwande, é que ele é feito a partir do material a partir do qual nasceu o Vale do Silício. Em teoria, deveria ser mais fácil para os fabricantes de chips trabalhar do que qualquer material novo. "Se conseguirmos boas propriedades, pode ser traduzido imediatamente pela indústria de semicondutores", diz Akinwande.

Em 2007, Lok Lew Yan Voon, físico da Citadel Military College of South Carolina, que publicou alguns dos primeiros trabalhos teóricos sobre siliceno, calculou que as propriedades elétricas do material devem ser semelhantes às do grafeno. Em teoria, os elétrons podem fluir através de grafeno e siliceno igualmente sem encontrar tantos obstáculos, permitindo circuitos muito rápidos.

Ao contrário do grafeno, no entanto, o siliceno não ocorre naturalmente. Tem que ser cultivado em laboratório sobre uma folha de prata. O carbono também é mais estável em sua forma de duas dimensões, enquanto que os átomos de silício estão sob tensão nesta configuração. Até o momento, apenas alguns grupos conseguiram fazer siliceno no laboratório. Um grupo, na França, cultivou uma fita em nanoescala desse material em 2010. Alguns outros conseguiram fabricar o material em 2012.

Uma vez produzido, a instabilidade do siliceno significa que ele precisa ser protegido, o que faz com que seja difícil de trabalhar. Akinwande encontrou uma forma de contornar este problema cultivando o siliceno sobre uma fina película de prata coberta com óxido de alumínio. A coisa toda é então arrancada e colocada em uma placa de dióxido de silício com o lado da prata para cima. Por fim, a prata é modelada para fazer os contatos elétricos de um transistor. Uma vez terminado, o dispositivo é estável no vácuo.

Isso pode não se tornar comercialmente viável, mas é uma importante primeira demonstração, diz Lok. O desempenho dos transistores também se alinha com as previsões teóricas sobre uma via expressa para os elétrons no siliceno. "Eles conseguiram fazer o que muitas pessoas têm tentado fazer", diz ele.

Esta demonstração é especialmente importante porque houve ceticismo sobre a viabilidade do siliceno, diz Patrick Vogt, pesquisador da Technische Universität Berlin e um de muitos pesquisadores que conseguiram cultivar o material. Vogt está atualmente trabalhando em novos métodos para fazer isso.

Fengnian Xia, engenheiro elétrico da Universidade de Yale, que está desenvolvendo eletrônicos baseados em grafeno, fosforeno e outros materiais bidimensionais, pode ser considerado um dos céticos. Ele diz que os resultados relatados pelo grupo do Texas têm boa aparência e representam um grande avanço científico. Mas, sobre o potencial comercial do siliceno, Xia diz que não está convencido de que seria mais fácil de comercializar que o grafeno, ou que pudesse fazer qualquer coisa que o grafeno não pode.

Vogt diz que o siliceno provavelmente não vai substituir o silício inteiramente, mas pode adicionar novas funcionalidades aos chips atuais. "Isso mostra que você pode realmente fazer alguma coisa com siliceno", diz ele.

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