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IBM cria transístor líquido inspirado em neurônios

Redação do Site Inovação Tecnológica - 28/03/2013

Microfotografia do circuito iônico (esquerda) mostrando os contatos que levam a energia que movimenta os íons. À direita, uma ampliação do transístor líquido propriamente dito, com seus contatos principais à esquerda e à direita - os outros quatro eletrodos foram usados para fazer medições sobre seu funcionamento.[Imagem: IBM]

Transístor iônico

O cérebro humano, assim como todo o nosso sistema nervoso, não possui fios metálicos para transmitir seus sinais.

Em vez disso, a comunicação entre os neurônios é feita usando íons, geralmente de sódio e cálcio, liberados por poros existentes nas paredes das células - os chamados canais de membrana.

Agora, a IBM usou esse mesmo princípio para criar um transístor que funciona não com base em correntes de elétrons, mas em correntes de íons - átomos eletricamente carregados.

O transístor iônico consiste em um invólucro contendo eletrodos de dióxido de vanádio imersos em um eletrólito líquido. Os íons são movimentados para dentro e para fora do óxido aplicando uma corrente elétrica.

Além de permitir a realização de cálculos, o novo componente líquido funciona como uma célula de memória não volátil, ou seja, que não perde os dados quando a energia é desligada.

Transição de isolante para condutor

Jaewoo Jeong e seus colegas descobriram que é possível fazer com que um óxido metálico passe de um estado isolante para um estado condutor inserindo e retirando íons de oxigênio na interface entre o óxido e o líquido.

Quando o óxido - o dióxido de vanádio - recebe os íons e se torna condutor, ele mantém esse estado de forma estável mesmo depois que a corrente elétrica que força o movimento dos íons é retirada.

Esse comportamento de célula de memória não volátil significa que futuros circuitos integrados construídos com os transistores líquidos poderão armazenar e transportar dados de uma forma energeticamente muito mais eficiente.

Isto porque o acionamento dos transistores é feito em um sistema baseado em eventos, ou seja, a corrente elétrica só é aplicada quando é necessário alterar o estado do transístor - os transistores atuais exigem a manutenção de correntes elétricas constantes para manterem seu estado lógico como um 0 ou 1.

A transição de fase do dióxido de vanádio já era conhecida há algum tempo, tendo sido usada recentemente para fazer um chaveamento mais rápido do que é possível fazer com o silício.

O que Jeong e seus colegas da IBM descobriram agora é que é a remoção e a injeção de oxigênio no óxido metálico que força sua passagem de isolante para condutor.

Novos tipos de transistores

A pesquisa está em estágio inicial, consistindo de um único transístor, que apresentou uma velocidade de chaveamento pelo menos 10 vezes mais lenta do que um transístor elétrico convencional.

O próximo passo é juntar vários transistores para formar unidades lógicas que funcionem como processadores ou como memória, levando em conta principalmente o desenvolvimento de técnicas para a fabricação e integração de transistores líquidos, que deverá ser mais complexa do que a necessária para fabricar transistores secos.

Mas os pesquisadores acreditam que isso pode valer a pena.

"Ir além dos componentes atuais baseados em cargas elétricas para outros que usem minúsculas correntes iônicas para controlar de forma reversível o estado da matéria abre a possibilidade da criação de novos tipos de aparelhos móveis. O uso desses componentes e conceitos em novas arquiteturas tridimensionais poderá impedir a indústria de tecnologia da informação de chegar a um beco sem saída," disse o Dr. Stuart Park, coordenador da pesquisa.

Enquanto o transístor líquido da IBM está mais próximo da tecnologia CMOS usada em toda a eletrônica, outras equipes já usaram abordagens alternativas para criarcircuitos integrados químicos e até utilizaram um outro tipo de transístor iônico para controlar células vivas.

Recentemente, pesquisadores japoneses criaram outro tipo inovador de transístor que funciona com base em cargas eletrostáticas, enquanto outros grupos estão se entusiasmando com os transistores a vácuo.

Bibliografia:

Suppression of Metal-Insulator Transition in VO2 by Electric Field-Induced Oxygen Vacancy Formation
Jaewoo Jeong, Nagaphani Aetukuri, Tanja Graf, Thomas D. Schladt, Mahesh G. Samant, Stuart S. P. Parkin
Science
Vol.: 339 no. 6126 pp. 1402-1405
DOI: 10.1126/science.1230512

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