p Uma equipe de pesquisadores da Universidade da Califórnia, A Bourns College of Engineering da Riverside resolveu um problema que anteriormente representava um sério obstáculo para o uso de grafeno em dispositivos eletrônicos. p Imagem de microscopia eletrônica de varredura do dispositivo de grafeno usado no estudo. A barra de escala é de um micrômetro. O logotipo UCR próximo a ele é implementado com grafeno gravado.

p O grafeno é um cristal de carbono espesso de átomo único com propriedades exclusivas benéficas para a eletrônica, incluindo mobilidade de elétrons extremamente alta e condutividade térmica de fônons. Contudo, o grafeno não tem um gap de energia, que é uma propriedade específica dos materiais semicondutores que separam os elétrons dos buracos e permite que um transistor implementado com um determinado material seja completamente desligado.

p Um transistor implementado com grafeno será muito rápido, mas sofrerá com correntes de fuga e dissipação de potência enquanto estiver no estado desligado devido à ausência do gap de energia. Os esforços para induzir um gap no grafeno via confinamento quântico ou funcionalização de superfície não resultaram em um avanço. Isso deixou os cientistas se perguntando se as aplicações de grafeno em circuitos eletrônicos para processamento de informações eram viáveis.

p A equipe da UC Riverside - Alexander Balandin e Roger Lake, ambos professores de engenharia elétrica, Alexander Khitun, um professor adjunto de engenharia elétrica, e Guanxiong Liu e Sonia Ahsan, ambos obtiveram seus Ph.Ds na UC Riverside enquanto trabalhavam nessa pesquisa - eliminou essa dúvida.

p "A maioria dos pesquisadores tentou mudar o grafeno para torná-lo mais parecido com os semicondutores convencionais para aplicações em circuitos lógicos, "Balandin disse." Isso geralmente resulta na degradação das propriedades do grafeno. Por exemplo, tentativas de induzir um gap de energia comumente resultam na diminuição da mobilidade do elétron, embora ainda não conduzam a um gap de banda suficientemente grande. "

p "Decidimos adotar uma abordagem alternativa, "Balandin disse." Em vez de tentar mudar o grafeno, mudamos a forma como as informações são processadas nos circuitos. "

p A equipe do UCR demonstrou que a resistência diferencial negativa observada experimentalmente em transistores de efeito de campo de grafeno permite a construção de arquiteturas computacionais não-booleanas viáveis ​​com o grafeno sem lacuna. A resistência diferencial negativa - observada em certos esquemas de polarização - é uma propriedade intrínseca do grafeno resultante de sua estrutura de banda simétrica. A versão avançada do artigo com os resultados do UCR pode ser acessada em http://arxiv.org/abs/1308.2931.

p Lógica digital moderna, que é usado em computadores e telefones celulares, é baseado na álgebra booleana implementada em circuitos baseados em chaves de semicondutores. Ele usa zeros e uns para codificar e processar as informações. Contudo, a lógica booleana não é a única forma de processar informações. A equipe da UC Riverside propôs o uso de características específicas de corrente-tensão do grafeno para construir a arquitetura lógica não-booleana, que utiliza os princípios das redes não lineares.

p Os transistores de grafeno para este estudo foram construídos e testados por Liu no Laboratório de Nano-Dispositivos da Balandin em UC Riverside. Os processos físicos que levam a características elétricas incomuns foram simulados usando modelos atomísticos de Ahsan, que estava trabalhando para Lake. Khitun forneceu experiência em arquiteturas lógicas não booleanas.

p A modelagem atomística realizada no grupo de Lake mostra que a resistência diferencial negativa aparece não apenas em dispositivos de grafeno de tamanho microscópico, mas também em escala nanométrica, o que permitiria a fabricação de circuitos extremamente pequenos e de baixa potência.

p A abordagem proposta para circuitos de grafeno apresenta uma mudança conceitual na pesquisa do grafeno e indica uma rota alternativa para as aplicações do grafeno no processamento de informações de acordo com a equipe da UC Riverside.