Componentes eletrônicos móveis podem mudar modo como se faz computação

Redação do Site Inovação Tecnológica - 19/04/2023

Basta mover os componentes para reconfigurar totalmente o circuito - nesta ilustração eles estão sendo impulsionados pela ponta de um microscópio eletrônico.
[Imagem: Andrew Z. Barabas et al. - 10.1126/sciadv.adf9558]

Eletrônica metamórfica

Toda a revolução tecnológica gerada pela eletrônica e pela computação baseou-se em componentes eletrônicos "rígidos", ou estáticos, que sempre funcionarão do modo como foram projetados e na forma com que foram construídos.

Imagine então o que será possível fazer com componentes eletrônicos em nanoescala - que já nascem miniaturizados - que podem se transformar em muitas formas e tamanhos diferentes, sem precisar sair do estado sólido.

Esses componentes morfológicos, ou metamórficos, podem mudar fundamentalmente a natureza dos circuitos e aparelhos eletrônicos, bem como a maneira como os cientistas pesquisam materiais quânticos em escala atômica.

"O que descobrimos é que, para um determinado conjunto de materiais, você pode fazer dispositivos eletrônicos em nanoescala que não ficam grudados," disse o professor Javier Yamagishi, da Universidade da Califórnia em Irvine. "As peças podem se mover e isso nos permite modificar o tamanho e a forma de um dispositivo depois de feito."

É mais ou menos como se você tivesse um quebra-cabeças com peças imantadas, permitindo que você reposicione as peças como queira ou necessite, e as peças assumam as novas posições e se mantenham estáveis.

"O significado desta pesquisa é que ela demonstra uma nova propriedade que pode ser utilizada nestes materiais, o que permite a fabricação de tipos fundamentalmente diferentes de arquiteturas de circuitos, incluindo reconfigurar mecanicamente as peças de um circuito," disse o pesquisador Ian Sequeira, membro da equipe.

Componentes testados pela equipe, vistos ao microscópio.
[Imagem: Andrew Z. Barabas et al. - 10.1126/sciadv.adf9558]

Circuitos modificáveis depois de prontos

Um detalhe surpreendente desta inovação é que, ao contrário do que comumente acontece, em que pesquisadores experimentalistas tentam concretizar conceitos previstos na teoria, neste caso o que se obteve é algo que ninguém pensava que fosse possível.

De fato, a arquitetura de circuitos mecanicamente móveis foi descoberta por acaso, conforme os pesquisadores testavam componentes eletrônicos baseados em nanofios depositados sobre materiais monoatômicos, ou materiais de van der Waals, dos quais o mais conhecido é o grafeno.

Tudo ia conforme o planejado, até que o pesquisador Andrew Barabas esbarrou os equipamentos de medição nos nanofios e os viu deslizarem sobre a folha de grafeno, como se não houvesse atrito. Aí bastou um pouco de curiosidade e brincadeira para mexer com os componentes de nanofios e refazer as medições, constatando que tudo continuava funcionando depois de cada sacudida.

"Isso permite o reposicionamento arbitrário pós-fabricação de elementos do dispositivo em condições ambientais e in situ para um criostato de medição. Demonstramos dispositivos de van der Waals reconfiguráveis mecanicamente, onde a geometria e a posição do dispositivo são parâmetros continuamente ajustáveis," escreveu a equipe.

A equipe trabalhou com grafeno e com nitreto de boro hexagonal (hBN), dois dos materiais monoatômicos mais pesquisados para uso na eletrônica.
[Imagem: Andrew Z. Barabas et al. - 10.1126/sciadv.adf9558]

Plataforma para pesquisas quânticas

Embora já estejam sendo testados processadores feitos com nanofios de silício e até componentes neuromórficos feitos de nanofios, a equipe acredita que, devido às dimensões envolvidas, sua plataforma tenha um uso mais imediato na pesquisa quântica.

"Isso pode mudar fundamentalmente a forma como as pessoas fazem pesquisas nesse campo," disse Yamagishi. "Pesquisadores sonham em ter flexibilidade e controle em seus experimentos, mas há muitas restrições ao lidar com materiais em nanoescala. Nossos resultados mostram que o que antes era considerado fixo e estático pode se tornar flexível e dinâmico."

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