Semicondutor transmite eletricidade sem se aquecer

Redação do Site Inovação Tecnológica - 12/08/2009

O comportamento deve-se unicamente à forma como o material é depositado em camadas, sem nenhuma relação com o formato da estrutura.
[Imagem: Matthias Mühlbauer]

Quanto mais modernos, poderosos e rápidos, maiores são os sistemas de resfriamento exigidos pelos computadores, certo?

Bem, tem sido assim até agora. Mas não será por muito tempo, se depender dos pesquisadores da Universidade de Wurzburg, na Alemanha. A equipe do professor Laurens Molenkamp criou um semicondutor capaz de transmitir corrente elétrica sem se aquecer.

Aquecimento dos computadores

Os semicondutores são os materiais com que são feitos os processadores e todos os circuitos eletrônicos. Os blocos básicos desses circuitos, chamados transistores, ficam menores a cada dia.

Como eles funcionam com base na passagem de corrente elétrica, quanto mais desses componentes são empacotados no interior dos chips, mais corrente elétrica passa pelo chip, e mais ele se aquece.

Semicondutor em camadas

Os pesquisadores agora criaram um semicondutor que pode ser utilizado para a construção dos transistores, mas que não dissipa calor, ou seja, ele não se aquece quando a corrente elétrica passa através dele.

O novo semicondutor é composto por uma mistura de telureto de mercúrio e telureto de mercúrio-cádmio. Os dois materiais são aplicados a uma pastilha de silício em camadas alternadas. "As camadas individuais têm de sete a dez nanômetros de espessura," explica Molenkamp.

Letras sem calor

Para testar o novo semicondutor os pesquisadores construíram fios sobre a pastilha, em formato de H, usando a mesma técnica empregada para construir os transistores sobre as pastilhas de silício.

A teoria dizia que o semicondutor deveria se tornar um isolante quando submetido a temperaturas muito baixas. Surpreendentemente, os elétrons se concentraram nas extremidades da estrutura em forma de H, onde se movimentaram livremente, sem qualquer resistência e, portanto, sem dissipar calor.

Os pesquisadores então testaram outros formatos de fios e verificaram que o comportamento deve-se unicamente à forma como o material é depositado em camadas, sem nenhuma relação com o formato da estrutura, seje ele um H, um X ou qualquer outro.

O mecanismo é diferente do que ocorre nos supercondutores, baseando-se no chamado efeito Spin Hall Quântico, com a eletricidade fluindo pelas extremidades das estruturas.

Bismuto

Infelizmente, o material ainda não está pronto para uso. O comportamento de transferência elétrica sem dissipação acontece apenas em temperaturas baixas demais para uso em um computador prático.

Mas os pesquisadores afirmam não ser necessário alcançar uma dissipação zero para fazer frente aos problemas de aquecimento dos processadores atuais. Eles estão agora alternando camadas de outros materiais para subir ao máximo a temperatura ainda com um ganho significativo na dissipação. O candidato mais promissor nesta nova etapa é o bismuto.

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