Programa permite construção de circuito eletrônico com nanotubos de carbono

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/06/2007

Construir um chip é o supra-sumo da precisão, empacotando componentes eletrônicos e fios de cobre de algumas dezenas de nanômetros de espessura na menor área possível, sem que nenhum toque o outro, o que poderia causar curto-circuitos e inutilizar o microprocessador.

Nanotubos de carbono

Há muito tempo os cientistas olham com enorme interesse para os nanotubos de carbono - que possuem propriedades mecânicas, elétricas e eletrônicas que os tornam candidatos naturais para uma nova geração de chips, substituindo não apenas os fios de cobre, ouro e prata, mas também na composição dos transistores, os blocos básicos com que são construídos os chips.

Os resultados, porém, não têm vindo com a rapidez que seria de esperar: os nanotubos crescem de forma quase aleatória, com quebras e dobras que os tornam quase indomáveis, muito diferentes dos "comportados" fiozinhos de cobre do interior dos chips.

Já que colocar os nanotubos de carbono na linha tem se mostrado uma tarefa ingrata, pesquisadores das Universidades de Stanford e Sul da Califórnia, ambas nos Estados Unidos, resolveram mudar o enfoque. Eles descobriram uma forma de construir circuitos eletrônicos de nanotubos de carbono que funcionam mesmo se os nanotubos estiverem embaraçados.

Ordem no caos

O ponto de partida foi uma porta NAND, um elemento básico de um circuito eletrônico. Os pesquisadores conseguiram fazer com que esse elemento funcionasse mesmo com nanotubos de carbono trançados e tortos.

A seguir eles fizeram uma abstração do funcionamento dessa porta - como ela funciona em teoria, apesar dos nanotubos desalinhados - e generalizaram seus cálculos. O resultado foi um algoritmo - o raciocínio lógico por trás de um programa de computador - que garante um desenho funcional para qualquer elemento de um circuito, mesmo que vários nanotubos estejam desalinhados.

Usando simulações em computador, os cientistas demonstraram não apenas que o seu algoritmo funciona, como também verificaram que os circuitos de nanotubos de carbono assim construídos são comparáveis aos circuitos tradicionais em termos de custo, velocidade e consumo de energia.

Circuitos eletrônicos de nanotubos de carbono

A chave para se determinar se um elemento de um circuito é imune ao desalinhamento dos nanotubos está na individualização dos diversos elementos, criando uma malha teórica muito fina sobre o circuito, onde cada segmento da malha pode ser analisado matematicamente.

Fazendo isto com modelos abstratos, os engenheiros conseguem determinar quais segmentos da malha os nanotubos podem ou não atravessar. Para eliminar as conexões indesejadas, os nanotubos que cruzarem essas "regiões ilegais" podem ser quimicamente retirados ou anulados eletricamente por alguma outra técnica mecânica.

O algoritmo vai além e aplica sofisticados cálculos matemáticos para determinar automaticamente se as regiões legais e ilegais devem aparecer no projeto de um elemento do circuito com um função em particular. "Você não apenas determina se algo é imune ou não, mas você automaticamente gera projetos de circuitos que têm a garantia de serem imunes," explica o pesquisador Subhasish Mitra.

O programa sozinho, contudo, ainda não conseguirá viabilizar a fabricação de uma primeira geração de chips de nanotubos de carbono. O problema é que, por enquanto, os cientistas apenas conseguiram evitar conexões indesejadas e não existe uma garantia de que as conexões legais irão realmente funcionar.

Agora o grupo de pesquisadores vai usar o seu programa para projetar e construir os primeiros protótipos de circuitos eletrônicos de nanotubos de carbono. Durante estes testes, eles esperam chegar a novas descobertas que possam garantir a conexão dos nanotubos onde elas são realmente necessárias.

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