Transistor mais fino do mundo é feito com folha de grafeno

Redação do Site Inovação Tecnológica - 02/03/2007

A equipe do Dr. Andre Geim, da Universidade de Manchester, Inglaterra, tem estado na fronteira do conhecimento há vários anos quando o assunto são materiais ultra-finos. Foi o seu grupo que primeiro isolou grandes segmentos de grafeno - as folhas de carbono mais finas que se pode produzir, com apenas um átomo de espessura (veja 1, 2 e 3).

Agora, o Dr. Geim e seu colega russo Kostya Novoselov utilizaram o grafeno para construir o mais fino transístor já fabricado, um avanço que aponta para mais uma alternativa tecnológica quando se atingirem os limites da miniaturização da eletrônica atual.

Grafeno

O grafeno é uma estrutura plana composta unicamente por átomos de carbono. A melhor analogia para explicar sua aparência é a tradicional tela de galinheiro. Os cientistas descobriram que pequenas fatias desse material possuem propriedades muito interessantes e que poderão ser exploradas intensamente no futuro.

O que é mais interessante nessas fitas de grafeno de apenas um átomo de espessura é que elas são estáveis mesmo quando possuem apenas alguns nanômetros de largura. O silício, o material com que são feitos os atuais transistores, oxida, se degrada e se torna instável quando é reduzido a dimensões 10 vezes maiores.

Transístor ultra-fino

Quando relataram a descoberta do grafeno, em 2004, os cientistas conseguiram utilizar o material para construir um transístor. Mas era um componente com sérios problemas de "vazamento" de corrente - eles não podiam ser desligados.

A solução foi cortar o grafeno em pequenas fatias que, para surpresa dos pesquisadores, mostraram-se incrivelmente estáveis.

"Nós fizemos fitas de apenas alguns nanômetros de largura, e não podemos descartar a possibilidade de estreitar o grafeno ainda mais - talvez até a um único anel de carbono," diz o professor Geim.

A pesquisa sugere que os circuitos eletrônicos do futuro possam ser criados a partir de uma única folha de grafeno. Esses circuitos poderiam incluir pontos quânticos, barreiras semitransparentes para controlar o movimento de elétrons individuais, interconexões e portas lógicas - tudo feito inteiramente de grafeno.

"Hoje nenhuma tecnologia consegue cortar elementos individuais com precisão nanométrica. Nós temos que contar com a sorte para estreitar nossas fitas para poucos nanômetros de largura," diz Leonid Ponomarenko, outro pesquisador do grupo.

Eletrônica de carbono

A vida como a que conhecemos, inclusive a nossa, é inteiramente baseada no carbono. Com o advento da eletrônica, deparamo-nos com uma nova tecnologia que ganha cada vez mais em "inteligência", mas que é baseada em outro elemento, o silício. O silício está para os chips assim como o carbono está para o ser humano.

Por analogia, sempre que os cientistas utilizam carbono em seus experimentos, os dispositivos resultantes são chamados de "orgânicos". LEDs e células solares orgânicas, certamente os componentes mais promissores desse tipo já construídos, nada mais são do que LEDs e células solares que têm carbono em sua estrutura, desempenhando um papel ativo.

Agora, a descoberta do transístor de grafeno - que é carbono puro - pode apontar no sentido da reunião desse dois "reinos": vida e inteligência artificial, tudo feito igualmente de carbono.

As implicações filosóficas e até poéticas são óbvias. Mas o caminho não é curto e nem simples. A pesquisa está apenas nos seus primeiros passos. Não é mais fácil construir transistores de poucos átomos de carbono do que é fazer a mesma coisa com poucos átomos de silício.

De qualquer forma, quando tivermos a tecnologia que nos permita cortar com precisão fatias de grafeno com poucos átomos de largura, já teremos um material para continuar fazendo avançar a microeletrônica, mesmo depois que o silício tiver ficado na história.

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