Nanofios feitos de óxido de vanádio e chumbo. As propriedades elétricas exclusivas desses fios podem torná-los ideais para uso em componentes de comutação de computadores. Imagem de Peter Marley, com colorido adicionado.
(Phys.org) - Poucos materiais modernos alcançaram a fama do silício, um elemento-chave dos chips de computador e homônimo do Vale do Silício, lar de algumas das empresas de tecnologia mais proeminentes do mundo.
A próxima geração de computadores, Contudo, pode não depender tanto do silício.
Os pesquisadores da University at Buffalo estão entre os cientistas que trabalham para identificar materiais que possam um dia substituir o silício para tornar a computação mais rápida. Sua última descoberta:um bronze de óxido de vanádio cujas propriedades elétricas incomuns podem aumentar a velocidade com que as informações são transferidas e armazenadas.
No Materiais Funcionais Avançados , a equipe de pesquisa relata que sintetizou nanofios feitos de óxido de vanádio e chumbo.
A razão pela qual esses nanofios são tão especiais é que eles executam um truque raro:quando expostos a uma voltagem aplicada perto da temperatura ambiente, os fios se transformam de isoladores que são resistentes ao transporte de eletricidade para metais que conduzem eletricidade mais prontamente.
Quando exposto a uma tensão aplicada perto da temperatura ambiente, esses nanofios se transformam de isoladores elétricos em condutores elétricos. Cada fio tem cerca de 180 nanômetros de largura. Imagem de Peter Marley, com cor adicionada.
Cada um desses dois estados - isolante e metal - pode representar um 0 ou 1 no código binário que os computadores usam para codificar informações, ou para os estados "ligado" e "desligado" que as máquinas usam para fazer cálculos.
"A capacidade de alternar eletricamente esses nanomateriais entre o estado ligado e desligado repetidamente e em velocidades mais rápidas os torna úteis para a computação, "disse o co-autor do estudo Sambandamurthy Ganapathy, a UB professores associados de física.
"A tecnologia de computação de silício enfrenta alguns obstáculos fundamentais, incluindo velocidades de comutação, "acrescentou Sarbajit Banerjee, outro co-autor e professor associado de química da UB. "A transição de fase induzida por tensão no material que criamos fornece uma maneira de fazer essa mudança em uma velocidade mais alta."
Tal como acontece com outros nanomateriais, os impactos ambientais e de saúde dos nanofios teriam que ser investigados antes de seu uso generalizado, especialmente porque contêm chumbo, Banerjee advertiu.
Banerjee e Ganapathy supervisionaram o estudo, que apareceu online em 17 de agosto na revista Advanced Functional Materials. O estudante de doutorado em química da UB, Peter Marley, foi o autor principal. Outros colaboradores incluem Peihong Zhang, um professor associado de física da UB, e alunos do grupo de pesquisa de Ganapathy.
Uma característica intrigante do material que eles sintetizaram é que ele exibe apenas propriedades elétricas valiosas na forma nanométrica. Isso ocorre porque os nanomateriais costumam ter menos defeitos do que suas contrapartes mais volumosas, Banerjee e Marley explicaram.
No caso dos nanofios de óxido de vanádio de chumbo, a estrutura distinta dos fios é crucial para sua capacidade de mudar de um isolante para um metal.
Especificamente, na fase isolante, a posição do chumbo na estrutura cristalina dos nanofios induz pools de elétrons a se reunir em locais designados. Ao aplicar uma tensão, essas piscinas se unem, permitindo que a eletricidade flua livremente por todos eles e transformando o material em um metal.
"Quando os materiais são cultivados a granel, há muitos defeitos nos cristais, e você não vê essas propriedades interessantes, "Marley disse." Mas quando você os cultiva em nanoescala, você fica com um material mais puro. "
