Medição na condução elétrica avalia desempenho de nanotubos de carbono

Redação do Site Inovação Tecnológica - 22/10/2007

Cientistas da IBM anunciaram ter conseguido medir a distribuição de cargas elétricas ao longo de um nanotubo de carbono que mede apenas 2 nanômetros de diâmetro. A técnica é a primeira a fornecer um entendimento detalhado do comportamento elétrico dessas nanoestruturas que prometem revolucionar a eletrônica.

Transístor de nanotubo

Os pesquisadores já conseguiram criar transistores de nanotubos de carbono com desempenhos estupendos (veja Técnica melhora transístor de nanotubo de carbono por um fator de 1.000). Contudo, eles têm-se deparado com uma enorme dificuldade quando se trata de duplicar esses transistores nanotecnológicos orgânicos.

O maior entrave à produção em série dos transistores de nanotubos é que os próprios nanotubos são extremamente sensíveis a influências do seu ambiente. Uma substância externa que venha a entrar em contato com o componente, por exemplo, será suficiente para alterar completamente suas propriedades, alterando o fluxo de corrente elétrica que passa por ele e atrapalhando o funcionamento do transístor.

Essas alterações são tipicamente locais, o que leva a uma variação na densidade de elétrons nos milhões de componentes existentes no interior dos circuitos integrados. Na verdade, até mesmo ao longo de um único nanotubo podem ser verificadas alterações.

Elétrons e fónons

A técnica de análise do comportamento elétrico dos nanotubos se baseia na interação entre elétrons e fónons.

Fónons são quanta de energia resultantes das vibrações atômicas no interior de uma estrutura cristalina, neste caso o nanotubo. Eles são capazes de determinar as condutividades termal e elétrica de um material.

Já os bem mais conhecidos elétrons são os portadores de carga cujo movimento produz a corrente elétrica. Os dois são elementos essenciais para o comportamento do material, determinando como os sinais elétricos serão transmitidos.

Medição com luz

Ao fazer incidir um feixe de luz sobre o nanotubo, as vibrações dos elétrons e fónons alteram a cor da luz que se reflete, permitindo que os cientistas determinem localmente as cargas ao longo de toda a sua estrutura.

É esta mesma interação entre elétrons e fónons que libera calor e pode impedir o fluxo de eletricidade no interior dos chips que utilizem transistores feitos com os nanotubos. Com as novas medições, os cientistas agora poderão determinar melhor as características necessárias dos nanotubos para que eles possam ser utilizados para substituir os tradicionais transistores de silício.

Recentemente a Intel anunciou que começará a usar nanotubos em seus microprocessadores. Esse uso, contudo, envolverá a utilização dos nanotubos com fios para as interconexões no interior do chip e não para a construção dos transistores.