p Com base na necessidade da Força Aérea de desenvolver dispositivos de tecnologia que exijam carga mínima no campo, a Universidade do Texas em San Antonio (UTSA) está usando princípios da ciência quântica e engenharia para construir um dispositivo lógico baseado em grafeno. Esta nova tecnologia irá melhorar a eficiência energética de dispositivos dependentes de bateria, de telefones celulares a computadores. p "Estamos desenvolvendo dispositivos que podem operar quase sem bateria, "disse Ethan Ahn, Professor assistente de engenharia elétrica da UTSA.

p Os engenheiros da UTSA estão usando spintrônica, o estudo da propriedade mecânica quântica intrínseca de um elétron chamada spin, para permitir a operação de baixo consumo de energia com uma possível aplicação em computação quântica.

p "Um elétron é um pouco, mas ímã muito forte, "disse Ahn." Imagine que um elétron gira em seu próprio eixo, para cima ou para baixo. "

p Dispositivos de tecnologia tradicionais usam a carga eletrônica de elétrons para obter energia. Na spintrônica, os pesquisadores estão aproveitando o spin inerente dos elétrons como uma nova fonte de energia. Com esta nova abordagem, dispositivos exigirão menos elétrons para operar.

p Existem obstáculos, Contudo, em aproveitar o poder de rotação. Na computação quântica que aproveita o spin dos elétrons para transmitir informações, o desafio para os pesquisadores é como capturar o spin da forma mais eficiente possível.

p "Se você tiver 100 elétrons injetados no canal para alimentar o próximo circuito lógico, você pode usar apenas um ou dois giros porque a eficiência da injeção é muito baixa. Isso representa 98 ​​por cento de rotação perdida, "disse Ahn.

p Para evitar a perda de rotação, Ahn desenvolveu a nova ideia de "interconexão de carbono com energia zero" usando nanomateriais como canal de transporte de rotação e barreira de túnel. Esses nanomateriais são como uma folha de papel, uma camada bidimensional de átomos de carbono com apenas alguns nanômetros de espessura, e é o ponto de contato onde a injeção de spin é inserida no dispositivo. O protótipo de Ahn é uma interconexão construída com uma camada de óxido de grafeno reduzida.

p "É uma novidade porque estamos usando grafeno, um nanomaterial, para melhorar a injeção de rotação. Ao controlar a quantidade de óxido nas camadas de grafeno, podemos ajustar a condutividade dos elétrons, "disse Ahn.

p O grafeno tem apelo generalizado porque é o nanomaterial mais forte do mundo. Na verdade, a condutividade do grafeno à temperatura ambiente é maior do que a de qualquer outro material conhecido.

p Se for bem sucedido, a interconexão de carbono com energia zero que Ahn está criando com seus colaboradores na UT-Austin e na Michigan State University seria integrada ao componente lógico de um chip de computador.

p O dispositivo, uma vez desenvolvido, será submetido ao Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea dos EUA, que está apoiando o trabalho da UTSA com uma bolsa de três anos.

p "Os militares precisam de dispositivos menores que possam operar em campos remotos sem a necessidade de recarregar as baterias, "disse Ahn." Se nossa interconexão de carbono com energia zero for bem-sucedida, vai melhorar a eficiência da spintrônica do grafeno - um passo crucial para o avanço da próxima geração de eletrônicos de baixa potência, como a computação quântica. "

p Essa interconexão também pode ser altamente benéfica para a indústria de computação em nuvem. De acordo com o Data Knowledge Center, plataformas de computação em nuvem sob demanda, como Amazon Web Services, sozinhas consomem cerca de 2% da energia do país. Se a interconexão de carbono com energia zero for bem-sucedida, servidores em nuvem, como aqueles que oferecem serviços de streaming, como Netflix ou dados de host, poderia operar mais rápido e com menos eletricidade.