Memórias digitais ficam melhores graças a um gás nobre

Redação do Site Inovação Tecnológica - 07/02/2025

Esquema do funcionamento da nova técnica de criação de memórias digitais usando o gás nobre xenônio.
[Imagem: Arun Haridas Choolakkal et al. - 10.1038/s41467-024-55007-1]

Miniaturização a gás

Fazer mais componentes caberem em menos espaço é a receita mais óbvia para tornar a eletrônica mais eficiente e mais rápida, mas estamos chegando a um limite da miniaturização que a tão famosa Lei de Moore já está em risco.

Isto está exigindo cada vez mais criatividade dos engenheiros e projetistas, e criatividade foi o que não faltou a Arun Choolakkal e colegas da Universidade Linkoping, na Suécia.

Choolakkal descobriu que aumentar a densidade dos componentes eletrônicos pode ser conseguido com algo tão simples quanto usar uma atmosfera do gás nobre xenônio ao fabricar componentes como células de memória.

Um espaço de armazenamento eletrônico, como um cartão de memória, é criado alternando centenas de finas camadas de um material eletricamente condutor e outro material isolante. A seguir, é feita uma malha de furos muito pequenos através das camadas, furos estes que são então preenchidos com um material condutor. Isso é feito usando uma técnica na qual vapores de várias substâncias são usados para criar as estruturas, todas muito finas.

Em cada ponto onde os três materiais diferentes se encontram nos furos é criada uma célula de memória. Ou seja, quanto mais pontos de encontro, mais informações poderão ser armazenadas na memória resultante. Se você pensou em fazer mais camadas, com mais buracos, e estes cada vez mais finos, não errou, mas também tropeçou no mesmo problema que a indústria está tendo: Fica cada vez mais difícil preencher cada buraco, e cada buraco com defeito é um bit a menos.

Para entender o desafio, compare os buracos a serem preenchidos com o edifício mais alto do mundo, o Burj Khalifa em Dubai, com 828 metros. Os buracos a serem preenchidos têm 100 nanômetros de diâmetro e 10.000 nanômetros de profundidade, ou seja, a proporção é de 100 para 1. Se isso se aplicasse ao Burj Khalifa, o edifício teria apenas oito metros de largura em sua base.

"O problema é colocar o material nos buracos e cobrir a superfície dentro do buraco uniformemente. Você não quer mais material na abertura do buraco - ele obstrui a abertura e você não consegue preencher o resto do buraco. As moléculas que carregam os átomos para o material devem ser capazes de chegar até o fundo," explicou o professor Henrik Pedersen.

Micrografias eletrônicas mostrando os filmes e os furos, e um protótipo de memória digital construída com a nova técnica.
[Imagem: Arun Haridas Choolakkal et al. - 10.1038/s41467-024-55007-1]

Não entendemos, mas funciona

De modo surpreendente, esse dilema foi resolvido unicamente adicionando o gás nobre xenônio durante o processo de revestimento: A espessura do material no fundo de cada furo foi exatamente igual à do topo.

Uma das tentativas de homogeneizar o conteúdo dos furos consiste em diminuir a temperatura, o que desacelera as reações químicas, mas também deteriora as propriedades do material, resultando em memórias de pior qualidade. Ao adicionar xenônio, torna-se possível usar temperaturas altas o suficiente para atingir uma qualidade de material realmente boa.

"Ainda não sabemos exatamente como isso realmente funciona. Acreditamos que o gás xenônio ajuda a 'empurrar' as moléculas para dentro do buraco. Essa foi uma jogada genial do meu aluno de doutorado Arun Choolakkal. Ele estudou algumas fórmulas básicas de como os gases se movem e apresentou a hipótese de que isso deveria funcionar. Juntos, montamos uma série de experimentos para testar, e funcionou," contou Pedersen.

Mesmo não entendendo o mecanismo, a equipe patenteou a ideia e já a está negociando com uma empresa finlandesa, que planeja colocar a nova técnica à disposição da indústria microeletrônica.

Mais tópicos