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  • Uma solução em pequena escala com um impacto em grande escala

    Um chip de computador usando o inversor de dissulfeto de molibdênio. Foto:Brooks Canaday

    (Phys.org) —Os microchips estão difundidos na sociedade de alta tecnologia de hoje, desempenhando papéis essenciais no funcionamento interno de seu telefone celular para sua máquina de café Keurig.

    Uma tecnologia de processamento chamada CMOS, ou metal-óxido-semicondutor complementar, tornou os microchips economicamente viáveis ​​na década de 1980, disse Sivasubramanian Somu, um cientista pesquisador no Centro de Nanofabricação de Alta Taxa do Nordeste.

    Um elemento crítico em qualquer microchip é algo chamado de inversor - um componente eletrônico que cospe zeros quando você dá uns a ele, e vice versa. "Um transistor [o elemento básico em um inversor] é simples, mudança extremamente rápida, "Somu explicou." Você pode ligar e desligar por sinais elétricos. "

    Nos primeiros dias da tecnologia da computação, interruptores mecânicos foram usados ​​para operações computacionais. "Você não pode obter cálculos rápidos usando interruptores mecânicos, "Somu disse. Então, CMOS, que usava sinais elétricos para ligar e desligar os interruptores, representou um avanço significativo na área.

    Mas apesar de sua economia relativa, uma planta de fabricação CMOS ainda custa cerca de US $ 50 bilhões, de acordo com Somu. "Precisávamos de uma alternativa, solução econômica que ainda pode competir com o CMOS no nível de fundição, " ele disse.

    A abordagem de "montagem dirigida" proprietária da CHN é essa solução alternativa. Em vez de exigir várias etapas de fabricação de adição e remoção de material, como no caso do CMOS, a montagem dirigida é um processo apenas aditivo que pode ser feito à temperatura e pressão ambientes. Uma instalação de fabricação baseada nesta tecnologia, Somu disse, poderia ser construído por apenas $ 25 milhões.

    Uma estação de sonda personalizada que varia a temperatura e a pressão atmosférica para medir as propriedades elétricas dos materiais no Centro de Nanofabricação de Alta Taxa. Foto:Brooks Canaday

    Essa economia de custos tornaria a nanotecnologia acessível a milhões de novos inovadores e empreendedores, desencadeando uma onda de criatividade da mesma forma que o PC fez para a computação, disse Ahmed Busnaina, o professor William Lincoln Smith e diretor do NSF Center for High Rate Nanomanufacturing.

    Mas criar um inversor nanométrico é mais fácil dizer do que fazer, adicionou Jun Huang, um cientista de pesquisa pós-doutorado no centro. Os pesquisadores usaram materiais como grafeno e nanotubos de carbono para a criação de inversores, mas nenhum deles funcionou bem sozinho. Criação de um inversor nanométrico composto por diferentes nanomateriais com excelentes propriedades, Huang disse, pode resultar em excelentes transistores complementares.

    Usando o processo de montagem dirigida, a equipe criou um inversor complementar eficaz usando dissulfeto de molibdênio e nanotubos de carbono. "No nível nanol, "disse Huang, "dissulfeto de molibdênio ocorre em finas, folhas de nanômetros de espessura. "Nessa escala, ele notou, o material começa a demonstrar características de transistor críticas para a construção de um bom inversor.

    O sucesso representa um passo em direção ao objetivo final da CHN de permitir que pequenas e médias empresas desenvolvam novos, tecnologias baseadas em microchip. Os resultados de sua pesquisa foram relatados em um artigo recente na revista. Nanotecnologia .


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