Uma equipe de engenheiros da University of California San Diego desenvolveu o primeiro chip em escala nanométrica que não se vale de materiais semicondutores (que estão presentes em todos os processadores atuais). Para construir o componente, os pesquisadores utilizaram um circuito de elétrons livres arrancados de uma superfície feita de ouro.

A vantagem de um microchip que usa elétrons livres é que, ao menos em tese, ele pode ser mais rápido. Isso porque nos processadores tradicionais, a velocidade dos elétrons é limitada pela resistência do material semicondutor sobre o qual eles ficam. Além disso, os elétrons ainda sofrem colisões com os átomos do semicondutor, o que também reduz sua eficiência. O vídeo abaixo (em inglês) explica a novidade:

Os resultados obtidos pela equipe comprovam a maior eficiência desse sistema. Os pesquisadores notaram um aumento de 1000% na condutividade do circuito em relação a circuitos em semicondutores tradicionais. Segundo o artigo publicado pela equipe na Nature seria possível usar a “estrutura para funcionar como um interruptor óptico”, abrindo a porta para circuitos mais complexos no futuro.

Cogumelos de ouro

Na construção do componente, o principal desafio foi extrair os elétrons livres do material. Normalmente, isso só acontece quando o material é submetido a uma voltagem muito alta (cerca de 100 volts), exposto a uma temperatura muito alta (mais de 537ºC) ou a um laser de alta potência. Numa escala nanométrica, nenhuma dessas soluções é válida.

Reprodução

Para contornar essa dificuldade, a equipe criou uma superfície de ouro que recebeu o nome de “metasurface”, com estruturas semelhantes a cogumelos, como pode se ver acima. Quando essa superfície era exposta simultaneamente a uma voltagem de 10 volts em corrente direta e a um laser infravermelho de baixa potência, ela liberava elétrons.

Futuro

Esse projeto, segundo os engenheiros, teve principalmente a função de provar a viabilidade da ideia. Diferentes tipos de “metasurface” precisariam ser desenhados dependendo do tipo de dispositivo ao qual se quisesse aplicar essa solução. “Isso certamente não substituirá todos os aparelhos semicondutores, mas pode ser a melhor opção em algumas aplicações, argumentou Dan Sievenpiper, um dos autores.

Depois desse trabalho, a equipe pretende estudar a possibilidade de se aumentar ou diminuir a escala desse dispositivo, além de testar os limites dessa tecnologia. Segundo o Engadget, ela poderia ser usada para criar células solares mais eficientes e dispositivos microeletrônicos mais rápidos e com baterias mais duradouras.