Um transístor para todos os usos - incluindo cérebros artificiais

Redação do Site Inovação Tecnológica -  01/04/2019

É um transístor orgânico com uma faixa operacional tão larga que o permite funcionar como uma sinapse artificial. [Imagem: Christoph Hohmann/Nanosystems Initiative Munich]

Evolução eletrônica

Os transistores são as "células" da nossa tecnologia eletrônica, informática e midiática.

Uma característica crucial desses componentes semicondutores é que eles tipicamente operam dentro de sua faixa específica de corrente elétrica: Para cada aplicação, é preciso construir um transístor que opere numa determinada faixa de corrente.

Agora essas "células eletrônicas" da nossa tecnologia estão dando um salto evolutivo graças à eletrônica orgânica, que usa compostos à base de carbono em lugar dos semicondutores tradicionais.

Jakob Lenz, da Universidade de Munique, na Alemanha, fabricou o primeiro transístor capaz de operar em uma ampla faixa de correntes elétricas, das baixas voltagens até as voltagens mais elevadas. E isso gerou um efeito inusitado.

Transístor orgânico vertical

A principal inovação está no uso de uma geometria atípica, que também facilita a montagem dos transistores nanoscópicos: A estrutura do transístor é vertical.

Mas o resultado vai bem além de uma aparência diferente. O novo transístor rompe com vários padrões da eletrônica orgânica que vêm dificultando sua adoção: Ele é minúsculo, tem alta potência e, acima de tudo, é versátil.

Ajustando cuidadosamente os parâmetros durante o processo de produção, a equipe conseguiu projetar e fabricar transistores em nanoescala para altas ou baixas densidades de corrente.

Este é um grande avanço para minimizar o hiato entre a eletrônica orgânica e seus equivalentes inorgânicos em termos de miniaturização e potência de operação. É bom não esquecer que os transistores orgânicos podem ser facilmente impressos em escala industrial, os custos das matérias-primas são mais baixos e eles podem ser aplicados a superfícies flexíveis transparentes.

Estrutura do transistor-memoristor. [Imagem: Jakob Lenz - 10.1038/s41565-019-0407-0]

Sinapse artificial

E o transístor orgânico vertical apresentou outra vantagem: Graças à larga faixa de corrente entre seus estados ligado e desligado, ele pode funcionar como um memoristor, o quarto componente fundamental da eletrônica, que funciona como uma sinapse artificial para viabilizar os processadores neuromórficos, que imitam o funcionamento do cérebro.

"Nosso objetivo foi desenvolver um projeto de transístor que combinasse a capacidade de conduzir altas correntes, que são típicas dos transistores clássicos, com a operação de baixa tensão necessária para uso como sinapses artificiais," disse o professor Thomas Weitz, coordenador da equipe.

E eles conseguiram seu intento. "Ajustando a geometria do componente memorresistivo, ele poderá ser aplicado em uma variedade de contextos, como processos de aprendizagem em sinapses artificiais," completou Weitz.

Bibliografia:

Vertical, electrolyte-gated organic transistors show continuous operation in the MA cm-2 regime and artificial synaptic behaviour
Jakob Lenz, Fabio del Giudice, Fabian R. Geisenhof, Felix Winterer, R. Thomas Weitz
Nature Nanotechnology
DOI: 10.1038/s41565-019-0407-0