p Uma equipe liderada pela Universidade de Pittsburgh criou um transistor de elétron único que fornece um bloco de construção para novos, memórias de computador mais poderosas, materiais eletrônicos avançados, e os componentes básicos dos computadores quânticos. p Os pesquisadores relatam em Nature Nanotechnology que o componente central do transistor - uma ilha com apenas 1,5 nanômetro de diâmetro - opera com a adição de apenas um ou dois elétrons. Essa capacidade tornaria o transistor importante para uma gama de aplicações computacionais, de memórias ultradensas a processadores quânticos, dispositivos poderosos que prometem resolver problemas tão complexos que todos os computadores do mundo trabalhando juntos por bilhões de anos não conseguiriam quebrá-los.

p Além disso, a pequena ilha central poderia ser usada como um átomo artificial para o desenvolvimento de novas classes de materiais eletrônicos artificiais, como supercondutores exóticos com propriedades não encontradas em materiais naturais, explicou o pesquisador principal Jeremy Levy, professor de física e astronomia na Escola de Artes e Ciências de Pitt. Levy trabalhou com o autor principal e estudante de pós-graduação em física e astronomia de Pitt, Guanglei Cheng, bem como com os pesquisadores de física e astronomia de Pitt, Feng Bi, Daniela Bogorin, e Cheng Cen. Os pesquisadores da Pitt trabalharam com uma equipe da Universidade de Wisconsin em Madison liderada pelo professor de ciência de materiais e engenharia Chang-Beom Eom, incluindo pesquisadores associados Chung Wun Bark, Jae-Wan Park, e Chad Folkman. Também integraram a equipe Gilberto Medeiros-Ribeiro, de HP Labs, e Pablo F. Siles, Doutoranda da Universidade Estadual de Campinas, Brasil.

p Levy e seus colegas nomearam seu dispositivo SketchSET, ou transistor de elétron único baseado em esboço, depois de uma técnica desenvolvida no laboratório de Levy em 2008 que funciona como um Etch A SketchTM microscópico, o brinquedo de desenho que inspirou a ideia. Usando a ponta de prova condutora de um microscópio de força atômica, Levy pode criar dispositivos eletrônicos como fios e transistores de dimensões nanométricas na interface de um cristal de titanato de estrôncio e uma camada de aluminato de lantânio com 1,2 nanômetro de espessura. Os dispositivos eletrônicos podem ser apagados e a interface usada novamente.

p O SketchSET - que é o primeiro transistor de elétron único feito inteiramente de materiais à base de óxido - consiste em uma formação de ilha que pode abrigar até dois elétrons. O número de elétrons na ilha - que pode ser apenas zero, 1, ou dois - resulta em propriedades condutoras distintas. Os fios que se estendem do transistor carregam elétrons adicionais pela ilha.

p Uma virtude de um transistor de elétron único é sua extrema sensibilidade a uma carga elétrica, Levy explicou. Outra propriedade desses materiais óxidos é a ferroeletricidade, que permite que o transistor atue como uma memória de estado sólido. O estado ferroelétrico pode, na ausência de energia externa, controlar o número de elétrons na ilha, que, por sua vez, pode ser usado para representar o estado 1 ou 0 de um elemento de memória. Uma memória de computador baseada nesta propriedade seria capaz de reter informações mesmo quando o próprio processador fosse desligado, Levy disse. O estado ferroelétrico também deve ser sensível a pequenas mudanças de pressão em escalas nanométricas, tornando este dispositivo potencialmente útil como um sensor de carga e força em nanoescala.

p Desde agosto de 2010, Levy liderou um $ 7,5 milhões, projeto multi-institucional para construir um semicondutor com propriedades semelhantes ao SketchSET, ele disse. Financiado pelo programa Multi-University Research Initiative (MURI) da Força Aérea dos Estados Unidos, o esforço de cinco anos tem como objetivo superar alguns dos desafios mais significativos relacionados ao desenvolvimento da tecnologia da informação quântica. Levy trabalha nesse projeto com pesquisadores de Cornell, Stanford, a Universidade da Califórnia em Santa Bárbara, a Universidade de Michigan, e UW-Madison.