Criado transístor acionado por um único elétron

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/02/2006

Cientistas conseguiram criar os primeiros transistores de silício capazes de funcionar com o movimento de um único elétron. O novo componente poderá ter aplicações em circuitos de baixíssimo consumo de energia e em nanoeletrônica, estabelecendo as bases para um novo patamar de miniaturização.

O transístor é o componente fundamental de todos os circuitos eletrônicos e os atuais funcionam com uma corrente elétrica, ou seja, com o movimento de milhões de elétrons. Embora ainda em estágio experimental, o novo transístor de elétron único é totalmente controlável e os pesquisadores dominam totalmente as técnicas para construí-lo.

Este tipo de transístor inovador, chamado de transístor por tunelamento de elétron único (SET: "Single-Electron Tunneling"), é feito tipicamente com um "fio" de metal, interrompido por barreiras isolantes (as portas), que oferecem uma faixa estreita e rígida para o controle do fluxo de elétrons.

Já os transistores tradicionais têm barreiras ajustáveis eletricamente em uma ampla faixa operacional, permitindo um controle mais preciso e flexível do chaveamento do componente, que estabelece se os elétrons vão ou não passar por ele. As cargas elétricas que passam através deles são manipuladas pela aplicação de níveis específicos de voltagem sobre as portas, o que encoraja ou impede a passagem do fluxo de elétrons.

Os transistores tradicionais são feitos de silício e construídos com técnicas que operam em larga escala. Mas, até hoje, ninguém havia conseguido construir transistores de elétron único por processos controlados e facilmente duplicáveis.

O transístor SET funciona com base no princípio de que, à medida em que os componentes se encolhem, atingindo a escala nanométrica, a quantidade de energia necessária para mover um único elétron aumenta significativamente.

Isto torna possível controlar o movimento de elétrons individuais - e o correspondente fluxo da eletricidade - manipulando-se a tensão aplicada às portas dos transistores. Com uma voltagem negativa, o transístor fica no estado desligado, sendo ligado com a aplicação de uma alta voltagem.

Os pesquisadores da empresa japonesa NTT construíram cinco transistores de elétrons único perfeitamente uniformes, cada um com um canal de silício de 360 nanômetros de comprimento e 30 nanômetros de largura, com três portas cruzando o canal. As portas têm dois níveis; o nível superior liga e desliga a corrente elétrica, enquanto o nível inferior controla o fluxo de elétrons em pequenas áreas locais.

Os novos transistores SET foram testados e avaliados no Laboratório Nacional de Padronização e Tecnologia, dos Estados Unidos. A equipe de cientistas conseguiu controlar as propriedades de condutância em uma larga faixa, variando-a em até três ordens de magnitude.

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