Diodo quântico: processadores sem transístor e energia solar sem Sol

Redação do Site Inovação Tecnológica - 16/10/2013

Os diodos quânticos inauguram uma abordagem fundamentalmente diferente para a eletrônica, incluindo computadores que não precisam mais de transistores.
[Imagem: Conley Lab]

Tunelamento quântico

Para as exigências dos usuários atuais, parece que a velocidade do silício não é mais suficiente.

É certo que o semicondutor viabilizou toda a atual era tecnológica, mas também é certo que a velocidade dos elétrons que se deslocam através do silício está se mostrando lenta demais.

Felizmente, a saída está ao alcance.

Em 2010, físicos construíram um componente eletrônico inusitado, um diodo quântico, que, como seu nome indica, funciona com base nas leis da mecânica quântica, e não nas regras da física clássica.

A grande vantagem é que, no componente quântico, os elétrons não têm que se mover através dos materiais - eles simplesmente tunelam, atravessando uma barreira eletricamente isolante e aparecendo quase que instantaneamente do outro lado.

Tunelamento é um efeito quântico que permite que uma partícula atravesse uma barreira física. Isso é possível porque os elétrons apresentam comportamento tanto de partícula quanto de onda - quando batem na barreira isolante, a função de onda não zera instantaneamente, durando um tempo suficiente para que o elétron apareça do outro lado.

O componente, uma pilha de materiais isolantes e condutores, que passou a ser conhecido como diodo metal-isolante-metal (MIM), foi construído por uma equipe da Universidade do Estado do Oregon, nos Estados Unidos.

Diodo quântico

Agora, a mesma equipe melhorou ainda mais o componente quântico, criando um diodo MIIM - metal-isolante-isolante-metal.

A adição de uma segunda camada de material isolante ativou um outro comportamento quântico, chamado "tunelamento de passo", uma situação na qual um elétron tunela através apenas de um dos isoladores, permitindo um controle preciso do diodo.

"Isso nos dá uma outra maneira para controlar o tunelamento quântico e nos leva mais perto das aplicações reais que deverão ser possíveis com essa tecnologia," disse John Conley, coordenador da equipe.

Os memristores estão entre o cinto de utilidades da equipe para viabilizar as tecnologias do futuro.
[Imagem: Santosh Murali]

Energia solar sem Sol

Usando os diodos MIIM deverá ser possível construir equipamentos eletrônicos mais sofisticados, mais rápidos e com menor gasto de energia.

Isso inclui não apenas telas planas, celulares e televisores, mas também processadores de computador com velocidade extremamente alta.

Trata-se de uma abordagem fundamentalmente diferente para a eletrônica, uma vez que os circuitos não dependerão mais dos transistores.

Segundo Conley, também dá para pensar em um novo tipo de energia solar noturna, a colheita de energia infravermelha, uma forma de produzir energia a partir da Terra conforme ela esfria durante a noite.

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