p Os dias do cobre estão contados, e um novo estudo no Rensselaer Polytechnic Institute pode acelerar a queda do metal onipresente em telefones inteligentes, tablets, e quase todos os eletrônicos. Esta é uma boa notícia para os tecnófilos que buscam menores, dispositivos mais rápidos. p À medida que as novas gerações de chips de computador continuam a diminuir de tamanho, o mesmo acontece com os caminhos do cobre que transportam eletricidade e informações ao redor do labirinto de transistores e componentes. Quando esses caminhos - chamados de interconexões - ficam menores, eles se tornam menos eficientes, consome mais energia, e estão mais sujeitos a falhas permanentes.

p Para superar esse obstáculo, a indústria e a academia estão pesquisando vigorosamente novos candidatos para suceder o cobre tradicional como o material de escolha para interconexões em chips de computador. Um candidato promissor é o grafeno, uma folha de átomos de carbono com a espessura de um átomo, organizada como uma cerca de arame de galinheiro em nanoescala. Premiado por pesquisadores por suas propriedades únicas, o grafeno é essencialmente uma única camada de grafite comumente encontrada em nossos lápis ou o carvão que queimamos em nossas churrasqueiras.

p Liderado pelo professor Rensselaer Saroj Nayak, uma equipe de pesquisadores descobriu que poderia aumentar a capacidade do grafeno de transmitir eletricidade, empilhando várias fitas de grafeno finas umas sobre as outras. O estudo, publicado no jornal ACS Nano , aproxima a indústria de realizar a nanoeletrônica de grafeno e nomear o grafeno como o herdeiro aparente do cobre.

p "O grafeno mostra um enorme potencial para uso em interconexões, e empilhar o grafeno mostra uma maneira viável de produzir em massa essas estruturas, "disse Nayak, um professor do Departamento de Física, Física aplicada, e Astronomia em Rensselaer. "As limitações de Cooper são aparentes, como interconexões de cobre cada vez menores sofrem com fluxos de elétrons lentos que resultam em mais quentes, dispositivos menos confiáveis. Nosso novo estudo apresenta a possibilidade de que pilhas de fitas de grafeno possam ter o necessário para serem usadas como interconexões em circuitos integrados. "

p O estudo, com base em simulações quânticas em grande escala, foi conduzido usando o Rensselaer Computational Center for Nanotechnology Innovations (CCNI), um dos supercomputadores universitários mais poderosos do mundo.

p As interconexões de cobre sofrem de uma variedade de problemas indesejados, que ficam mais proeminentes à medida que o tamanho das interconexões diminui. Os elétrons viajam lentamente pelos nanofios de cobre e geram calor intenso. Como resultado, os elétrons "arrastam" átomos de cobre com eles. Esses átomos perdidos aumentam a resistência elétrica do fio de cobre, e degradar a capacidade do fio de transportar elétrons. Isso significa que menos elétrons são capazes de passar pelo cobre com sucesso, e quaisquer elétrons remanescentes são expressos como calor. Esse calor pode ter efeitos negativos na velocidade e no desempenho de um chip de computador.

p É geralmente aceito que um substituto de qualidade para o cobre tradicional deve ser descoberto e aperfeiçoado nos próximos cinco a 10 anos, a fim de perpetuar ainda mais a Lei de Moore - um mantra da indústria que declara o número de transistores em um chip de computador, e, portanto, a velocidade do chip, deve dobrar a cada 18 a 24 meses.

p O trabalho recente de Nayak, publicado na revista ACS Nano, é intitulado "Efeito do empilhamento de camadas na estrutura eletrônica das nanofitas de grafeno". Quando cortado em nanofitas, o grafeno é conhecido por exibir um gap - um gap de energia entre as bandas de valência e condução - que é uma propriedade pouco atraente para interconexões. O novo estudo mostra que empilhar as nanofitas de grafeno umas sobre as outras, Contudo, poderia reduzir significativamente essa lacuna de banda. O estudo pode ser visto online em:http://dx.doi.org/10.1021/nn200941u

p "A espessura ideal é uma pilha de quatro a seis camadas de grafeno, "disse Neerav Kharche, primeiro autor do estudo e cientista computacional do CCNI. "Empilhar mais camadas além dessa espessura não reduz a lacuna da banda ainda mais."

p O destino final, Nayak disse, é um dia fabricar microprocessadores - tanto as interconexões quanto os transistores - inteiramente de grafeno. Este objetivo revolucionário, chamada integração monolítica, significaria o fim de uma longa era de interconexões de cobre e transistores de silício.

p "Esse avanço provavelmente ainda ocorrerá muitos anos no futuro, mas certamente revolucionará a maneira como quase todos os computadores e eletrônicos são projetados e fabricados, "Nayak disse.