Eletrônica

Atomoristor - Um novo componente para uma nova computação

Redação do Site Inovação Tecnológica -  14/02/2018

As células de memória e os transistores sempre foram componentes separados dentro de um circuito integrado, mas os atomoristores combinam ambas as funções em um único sistema de computação mais eficiente. [Imagem: Universidade do Texas - Austin]

Eletrônica atômica

Tem sido mais difícil do que se imaginava tirar proveito das propriedades do grafeno e de outros materiais uni e bidimensionais porque é difícil demais lidar com coisas que têm apenas um átomo ou uma molécula de espessura.

Mas as esperanças continuam vivas, conforme acabam de demonstrar engenheiros da Universidade do Texas de Austin (EUA) e da Universidade de Pequim (China).

Ruijing Ge e seus colegas desenvolveram a mais fina célula de memória de alta densidade, preparando o caminho para chips de computador mais rápidos, menores e com menor consumo de energia. Além, é claro de comprovar o potencial prático das folhas atômicas bidimensionais para uso na eletrônica.

O componente é tão pequeno que a equipe o está chamando de "atomoristor", que seria um componente eletrônico, como o transístor, cujos elementos centrais são átomos individuais - até agora, só se falava em atomotrônica usando grandes aparatos a laser e nuvens de gases superfrios.

E não há no processo usado na equipe nada que impeça que os atomoristores sejam fabricados pelos processos atuais da microeletrônica, lado a lado com os componentes tradicionais.

"Por muito tempo o consenso foi que não era possível fabricar componentes de memória usando materiais com apenas uma camada atômica de espessura. Com nossos novos 'atomoristores', mostramos que é realmente possível," disse o professor Deji Akinwande. "Os atomoristores permitirão avançar a Lei de Moore ao nível do sistema, permitindo a integração 3-D de memórias em nanoescala com transistores de nanoescala no mesmo chip."

Estrutura do atomoristor, amostra do protótipo e o componente real visto por microscópio eletrônico . [Imagem: Ruijing Ge et al. - 10.1021/acs.nanolett.7b04342]

Atomoristor

O protótipo do atomoristor é um componente de cerca de 1,5 nanômetro de espessura composto por folhas atômicas metálicas (grafeno), que funcionam como eletrodos, e folhas atômicas semicondutoras (sulfeto de molibdênio), que funcionam como camada ativa.

Esse arranjo torna possível um grande adensamento de atomoristores, camada por camada, em um plano. Esta é uma vantagem substancial em relação à memória flash, que ocupa espaço muito maior. Além disso, a espessura finíssima da célula de memória permite um fluxo de corrente elétrica mais rápido e mais eficiente.

Economizar bateria do celular

A equipe também demonstrou outra aplicação interessante para a tecnologia. Nos celulares, tablets e notebooks são usados interruptores de frequência de rádio para conectar os sinais de entrada da antena a uma das muitas bandas de comunicação sem fio para que diferentes partes do aparelho se comuniquem e cooperem entre si. Esse chaveamento afeta significativamente a vida útil da bateria de um smartphone, por exemplo.

Os atomoristores são os menores chaveadores de radiofrequência já fabricados que não consomem corrente contínua - a corrente fornecida pelas baterias -, o que, em última instância, pode levar a uma vida útil mais longa das baterias dos aparelhos portáteis.

"No geral, sentimos que essa descoberta tem um valor real para comercialização, pois não irá perturbar as tecnologias existentes," disse Akinwande. "Em vez disso, ela foi projetada para complementar e integrar os chips de silício já em uso nos aparelhos da tecnologia moderna."

Agora a equipe precisará demonstrar que sua tecnologia em escala de laboratório pode ser escalonada para a escala industrial.

Bibliografia:

Atomristor: Nonvolatile Resistance Switching in Atomic Sheets of Transition Metal Dichalcogenides
Ruijing Ge, Xiaohan Wu, Myungsoo Kim, Jianping Shi, Sushant Sonde, Li Tao, Yanfeng Zhang, Jack C. Lee, Deji Akinwande
Nano Letters
Vol.: 18 (1), pp 434-441
DOI: 10.1021/acs.nanolett.7b04342