Pesquisadores da Oregon State University resolveram uma busca na ciência dos materiais fundamental que iludiu os cientistas desde 1960, e poderia formar a base de uma nova abordagem para a eletrônica.

A descoberta, acabou de ser relatado online no jornal profissional Materiais avançados , descreve a criação, pela primeira vez, de um diodo "metal-isolador-metal" de alto desempenho.

"Os pesquisadores vêm tentando fazer isso há décadas, até agora sem sucesso, "disse Douglas Keszler, um distinto professor de química da OSU e um dos principais pesquisadores de ciência de materiais do país. "Diodos feitos anteriormente com outras abordagens sempre tiveram baixo rendimento e desempenho.

"Esta é uma mudança fundamental na forma como você pode produzir produtos eletrônicos, em alta velocidade em grande escala com custo muito baixo, ainda menos do que com os métodos convencionais, "Keszler disse." É uma maneira básica de eliminar as limitações de velocidade de corrente dos elétrons que precisam se mover através dos materiais. "

Uma patente foi aplicada para a nova tecnologia, funcionários da universidade dizem. Novas empresas, indústrias e empregos de alta tecnologia podem, em última análise, emergir desse avanço, eles dizem.

A pesquisa foi realizada no Center for Green Materials Chemistry, e tem o apoio da National Science Foundation, o Laboratório de Pesquisa do Exército e o Instituto de Nanociência e Microtecnologias de Oregon.

A eletrônica convencional feita com materiais à base de silício funciona com transistores que ajudam a controlar o fluxo de elétrons. Embora rápido e relativamente barato, esta abordagem ainda é limitada pela velocidade com que os elétrons podem se mover através desses materiais. E com o advento de computadores cada vez mais rápidos e produtos mais sofisticados, como monitores de cristal líquido, as tecnologias atuais estão chegando ao limite do que podem fazer, especialistas falam.

Por contraste, um metal-isolante-metal, ou diodo MIM pode ser usado para realizar algumas das mesmas funções, mas de uma maneira fundamentalmente diferente. Neste sistema, o dispositivo é como um sanduíche, com o isolador no meio e duas camadas de metal acima e abaixo dele. Para funcionar, o elétron não se move tanto através dos materiais, mas "faz túneis" através do isolador - aparecendo quase instantaneamente do outro lado.

"Quando eles começaram a desenvolver materiais mais sofisticados para a indústria de displays, eles sabiam que esse tipo de diodo MIM era o que eles precisavam, mas eles não conseguiram fazer funcionar, "Keszler disse." Agora podemos, e provavelmente poderia ser usado com uma variedade de metais que são baratos e facilmente disponíveis, como cobre, níquel ou alumínio. Também é muito mais simples, menos caro e mais fácil de fabricar. "

As descobertas foram feitas por pesquisadores do Departamento de Química da OSU; Escola de Engenharia Elétrica e Ciência da Computação; e Escola de Mecânica, Engenharia Industrial e de Manufatura.

No novo estudo, os cientistas e engenheiros da OSU descrevem o uso de um "contato de metal amorfo" como uma tecnologia que resolve problemas que anteriormente afetavam os diodos MIM. Os diodos OSU foram feitos em temperaturas relativamente baixas com técnicas que se prestariam à fabricação de dispositivos em uma variedade de substratos em grandes áreas.

Os pesquisadores da OSU têm sido líderes em uma série de avanços importantes da ciência dos materiais nos últimos anos, incluindo o campo da eletrônica transparente. Cientistas da universidade farão alguns trabalhos iniciais com a nova tecnologia em displays eletrônicos, mas muitas aplicações são possíveis, eles dizem.

Computadores de alta velocidade e eletrônicos que não dependem de transistores são possibilidades. Também no horizonte estão tecnologias de "captação de energia", como a captura noturna de energia solar re-irradiada, uma forma de produzir energia da Terra enquanto ela esfria durante a noite.

"Por muito tempo, todos queriam algo que nos levasse além do silício, "Keszler disse." Esta poderia ser uma maneira de simplesmente imprimir eletrônicos em uma escala de tamanho enorme, ainda mais barato do que podemos agora. E quando os produtos começarem a surgir, o aumento na velocidade de operação pode ser enorme. "