Nanotubos de carbono em formato de Y são transistores naturais

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/08/2005

Pesquisadores norte-americanos descobriram que nanotubos de carbono, em certas estruturas específicas, funcionam como transistores naturais, mas com propriedades eletrônicas muito superiores aos transistores convencionais de silício.

Os cientistas das Universidades da Califórnia e Clemson, ambas nos Estados Unidos, demonstraram como os nanotubos em formato de Y se comportam como chaves eletrônicas, similares aos transistores MOS ("Metal Oxide Semicondutor"), os componentes básicos de todos os microprocessadores, memórias e circuitos integrados em geral.

"Esta é a primeira vez que uma estrutura de transistor foi fabricada utilizando-se um nanotubo de carbono ramificado," afirma Prabhakar Bandaru, um dos cientistas do grupo. "Esta descoberta representa uma nova forma de se pensar sobre componentes nanoeletrônicos, e eu acho que as pessoas interessadas em criar funcionalidades em nanoescala irão se inspirar para explorar as ramificações desses elementos em Y em maiores detalhes."

Além de funcionarem melhor, os transistores de nanotubos de carbono poderão ser fabricados em tamanhos de apenas alguns nanômetros, o que será um alívio para a indústria de semicondutores que, embora esteja conseguindo diminuir continuamente o tamanho dos transistores convencionais, necessita, para isso, fazer investimentos cada vez mais elevados.

Os novos transistores foram inicialmente criados a partir de nanotubos lineares. Partículas catalisadoras de ferro, modificado com titânio, foram então adicionadas às extremidades desses nanotubos, forçando o crescimento de ramificações, como os galhos em uma árvore. Como resultado, os nanotubos assumiram o formato de Y, ficando a partícula de catalisador justamente na junção dos dois braços.

Quando os pesquisadores conectaram contatos elétricos aos nanotubos, os elétrons fluíram em um braço do Y, saltaram para a partícula docatalisador e daí para o outro braço, saíndo pelo outro contato elétrico. Variando a tensão elétrica na base do Y, os cientistas conseguiram controlar precisamente esse movimento dos elétrons.

A hipótese do Dr. Bandaru é que cargas positivas aplicadas à base do Y melhoram o fluxo de elétrons entre os dois braços, produzindo um forte sinal "ligado". Então, quando a polaridade da carga é revertida, o movimento dos elétrons entre os braços virtualmente pára, criando um sinal "desligado". Essa lógica binária é a base do funcionamento de praticamente todos os transistores.

O artigo "Novel electrical switching behaviour and logic in carbon nanotube Y-junctions," de autoria de Prabhakar Bandaru, Sungho Jin, Chiara Daraio e Apparao M. Rao e deverá ser publicado no exemplar de Setembro da revista Nature Materials.