Material com supercondutividade superficial pode revolucionar eletrônica

23 julho 2009


Difícil imaginar um período histórico chamado "Era do Telureto de Bismuto" ou mesmo um lugar chamado "Vale do Telureto de Bismuto." Mas esse material de nome estranho pode ser o composto químico capaz de criar processadores e computadores mais eficientes do que tudo o que pôde ser feito até hoje com o tradicional silício.

Salto evolutivo da informática

Previsto pela teoria apenas muito recentemente, e um sonho antigo de todos os cientistas que trabalham com eletrônica, esse novo material permite que os elétrons circulem sem perdas de energia em sua superfície, a temperatura ambiente. E pode ser fabricado utilizando a tecnologia atual de semicondutores.

Com essas qualidades, o telureto de bismuto tem tudo para patrocinar um salto na velocidade dos circuitos eletrônicos atuais e até mesmo se tornar um "novo silício" para um tipo de computação totalmente novo, chamado spintrônica, que se espera ser o próximo salto evolutivo da informática.

Elétrons com fluxo superficial livre

Agora, os físicos Yulin Chen e Zhi-Xun Shen e seus colegas da Universidade de Stanford, nos Estados Unidos, usaram uma fonte síncrotron de raios X para determinar experimentalmente que o telureto de bismuto é um "isolante topológico" a temperatura ambiente.

Isolantes topológicos, que permitem o fluxo livre de elétrons em sua superfície, não são como os supercondutores e nem servem para a transferência maciça de eletricidade sem resistência. A diferença é que a classe de materiais a que pertence o telureto de bismuto consegue transferir apenas correntes muito pequenas, mas suficientes para serem utilizadas no interior dos chips.

Elétrons sem caminho de volta

Esta quase mágica é possível graças a elétrons surpreendentemente bem-comportados. O spin de cada elétron é alinhado com o movimento do elétron - um fenômeno chamado efeito spin Hall quântico e descoberto recentemente. Este alinhamento é um componente-chave na criação de dispositivos spintrônicos, componentes que vão muito além dos atuais componentes eletrônicos.

"Quando você atinge algo, normalmente ocorre um espalhamento, com alguma possibilidade [da partícula] retornar," explica o teórico Xiaoliang Qi. "Mas o efeito spin Hall quântico significa que não é possível retornar pelo mesmo caminho de ida."

É esse "detalhe" que permite que os elétrons fluam sobre a superfície do telureto de bismuto - e de outros materiais que venham a apresentar a característica de isolante topológico - virtualmente sem resistência. Os elétrons vão se chocar, mas apenas se desviarão, nunca retornando, não aquecendo o material e resultando em um fluxo de eletricidade extremamente eficiente.

Próximo da aplicação prática

E os pesquisadores descobriram que o telureto de bismuto é ainda melhor do que os teóricos haviam previsto.

"Os teóricos chegaram muito perto," explica Chen, "mas há uma diferença quantitativa. Os experimentos mostraram que o telureto de bismuto pode tolerar temperaturas ainda mais altas do que os teóricos previram. Isto significa que o material está mais próximo da aplicação prática do que pensávamos," diz o pesquisador.

Extremamente entusiasmante

E o telureto de bismuto não é um material exótico, ele forma cristais tridimensionais e pode ser crescido facilmente pelas técnicas tradicionais. A partir daí, tudo o que será necessário será dopá-lo, acrescentando elementos para lhe dar as características necessárias para a fabricação dos componentes eletrônicos desejados.

Os pesquisadores chamaram a descoberta das novas propriedades do telureto de bismuto de "algo extremamente entusiasmante." Segundo eles, o material "poderá nos permitir construir um componente eletrônico com novos princípios de funcionamento."


Fonte: Inovação Tecnológica

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