Circuitos supercondutores são escritos com caneta de raios X

Redação do Site Inovação Tecnológica - 23/08/2011

O feixe preciso de raios X pode ser usado como se fosse uma caneta, para escrever os padrões supercondutores em duas dimensões.
[Imagem: Pocia et al./Nature Materials]

Quarta revolução industrial

A impressão 3D está avançando tanto que já se fala em uma quarta revolução industrial, quando os produtos não serão exatamente fabricados - eles serão impressos.

Também chamada de prototipagem rápida ou fabricação aditiva, a técnica já é responsável pela fabricação de aviões, chocolates, e peças metálicas, de cerâmica, de vidro e até de gelo.

E a mais recente novidade na área é ainda mais impressionante.

Cientistas britânicos e italianos desenvolveram uma técnica para desenhar diretamente padrões supercondutores. A diferença é que, em vez de usarem uma caneta eletrônica ou uma impressora 3D, eles usaram um feixe de raios X.

Caneta de raios X

A possibilidade de criar e controlar minúsculas estruturas supercondutoras pode impactar inúmeras áreas, incluindo a capacidade para o desenvolvimento de uma nova geração de equipamentos eletrônicos e uma nova arquitetura de processadores.

A supercondutividade é um estado especial onde um material conduz eletricidade sem resistência, o que significa, sem desperdício de energia e sem geração de calor.

Os cientistas conseguiram manipular regiões de supercondutores de alta temperatura em um material composto por oxigênio, cobre e pelo elemento de terras raras lantânio.

A projeção de raios X causa um reposicionamento dos átomos de oxigênio no material, resultando na supercondutividade de alta temperatura, do tipo originalmente descoberto há mais de 25 anos.

A seguir, um feixe preciso de raios X pode ser usado como se fosse uma caneta, para escrever os padrões supercondutores em duas dimensões.

Os cientistas desenvolveram até mesmo uma "borracha" para seus fios supercondutores, que podem ser apagados com um tratamento de calor.

No futuro, feixes de raios X poderão ser usados para escrever circuitos lógicos supercondutores diretamente. Aqui, as linhas sólidas indicam as conexões elétricas, enquanto os semicírculos indicam junções supercondutoras, cujos estados são indicados pelas setas.
[Imagem: UCL]

Novo paradigma na computação

Além de criar circuitos simples, como bobinas e resistores, a técnica permite também a criação do super componente eletrônico memristor, que se acredita ser a chave para a construção de computadores cognitivos, que usem sinapses artificiais, em vez de transistores e porta lógicas.

"É incrível que, com alguns poucos passos simples, nós agora podemos adicionar 'inteligência' supercondutora diretamente para um material formado praticamente apenas com elementos comuns, como cobre e oxigênio," disse o Dr. Antonio Bianconi, da universidade italiana de Sapienza.

"Esta pode ser a chave para a solução do problema do caixeiro-viajante, um dos maiores desafios da computação. Nós queremos criar computadores sob demanda para resolver esse problema, com aplicações da genética até a logística. Uma descoberta como essa significa que uma mudança de paradigma na tecnologia da computação está um pouco mais próxima," comemora o Dr. Gabriel Aeppli, da Universidade College London.

Possibilidades na prática

A técnica usa apenas raios X e o próprio composto supercondutor, que é quimicamente simples, dispensando todos os agressivos químicos empregados hoje pela indústria de semicondutores.

Os circuitos podem ser tão finos quanto um fio de cabelo humano, e os cientistas acreditam poderem usá-los para projetar circuitos computacionais de uma forma totalmente nova.

E mais: segundo os cientistas, a técnica tem largas possibilidades de aplicação, uma vez que ela poderá ser aplicada a compostos químicos similares contendo oxigênio e átomos metálicos - isso inclui desde catalisadores até células a combustível.

Antes disso, porém, os cientistas terão que demonstrar o funcionamento dos seus componentes supercondutores ativos em circuitos reais. E, ainda que se chamem supercondutores de alta temperatura, seu funcionamento exige aparatos criogênicos, muito abaixo da temperatura ambiente.

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