Pela primeira vez, cientistas conseguiram criar transistores usando nanotubos de carbono que tiveram melhor performance que os transistores de silício. Segundo os pesquisadores da University of Wisconsin-Madison, esse material deve levar à criação de processadores e antenas até cinco vezes mais rápidas ou eficientes que suas equivalentes de silício.
Os cientistas desenvolveram um método para depurar os nanotubos, eliminando interferências, e montá-los sobre os eletrodos metálicos de transistores em um suporte. Esse processo é semelhante ao da montagem de um processador. No vídeo abaixo (em inglês), os pesquisadores mostram sua realização:
Eliminando obstáculos
Já faz bastante tempo que os nanotubos de carbono são estudados como alternativa para o silício em processadores. Esses nanotubos são estruturas cilíndricas cujas paredes são feitas de carbono e têm a espessura de apenas um átomo. Por conta dessa característica, eles conduzem eletricidade muito melhor que o silício, e já foram usados para criar baterias, melhorar células solares e deixar materiais invisíveis.
Um dos desafios superados pelos cientistas foi o de selecionar nanotubos de carbono de alta pureza. Nanotubos com pequenas impurezas metálicas não podem ser usados na criação de transistores, já que elas atrapalham as propriedades semicondutivas do material. Usando polímeros, os pesquisadores encontraram condições nas quais é possível isolar os nanotubos sem resíduos, deixando menos de 0,01% dos nanotubos impuros.
Esse mesmo polímero também serve de isolante entre os nanotubos e os eletrodos metálicos. Após utilizá-lo para “purificar” os nanotubos, os pesquisadores usaram-no para alinhar o material na posição correta e, em seguida, levaram o conjunto para um forno a vácuo a fim de eliminar o polímero. Com isso, o alinhamento e a pureza dos transistores com nanotubos ficou muito melhor.
Ganhos de performance
Comparando o transistor de carbono com um transistor de silício de mesmo tamanho e geometria, os pesquisadores conseguiram passar 1,9 vezes mais corrente pelo de carbono. No futuro, eles acreditam que essa tecnologia permitirá a criação de transistores cinco vezes mais rápidos, ou cinco vezes mais eficientes, que os atuais de mesmo tamanho.
Isso permitiria a criação de processadores mais ágeis e com menor consumo de energia, o que, por sua vez, levaria a um aumento na duração da bateria de dispositivos portáteis. Além disso, as dimensões microscópicas dos nanotubos também permitem mudar rapidamente um sinal de corrente que viaja por eles, o que permitiria uma melhoria na largura de banda de dispositivos que usam redes sem fio.
No entanto, os pesquisadores ainda precisam encontrar maneiras de adaptar seu processo à geometria de transistores convencionais e de possibilitar a produção em larga escala dos novos transistores, segundo o Engadget. Por isso, essas novidades ainda estão a alguns anos de distância.
Além de todas essas vantagens, os nanotubos de carbono também seriam capazes de salvar a Lei de Moore. Com mais de 50 anos, a lei que dita o ritmo da evolução da indústria de chips já começa a dar claros sinais de desgaste.
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