p Os engenheiros adorariam criar dispositivos eletrônicos flexíveis, como leitores eletrônicos que podem ser dobrados para caber no bolso. Uma abordagem que eles estão tentando envolve projetar circuitos baseados em fibras eletrônicas, conhecido como nanotubos de carbono (CNTs), em vez de chips de silício rígidos. p Mas a confiabilidade é essencial. A maioria dos chips de silício é baseada em um tipo de projeto de circuito que permite que funcionem perfeitamente, mesmo quando o dispositivo passa por flutuações de energia. Contudo, é muito mais desafiador fazer isso com circuitos CNT.

p Agora, uma equipe de Stanford desenvolveu um processo para criar chips flexíveis que podem tolerar flutuações de energia da mesma forma que os circuitos de silício.

p "Esta é a primeira vez que alguém projeta circuitos flexíveis de CNT com alta imunidade a ruídos elétricos e baixo consumo de energia, "disse Zhenan Bao, um professor de engenharia química em Stanford com uma nomeação de cortesia em Química e Ciência e Engenharia de Materiais.

p O grupo relatou suas descobertas no Proceedings of the National Academy of Sciences . Huiliang (Evan) Wang, um estudante de graduação no laboratório de Bao, e Peng Wei, um pós-doutorado anterior no laboratório de Bao, foram os principais autores do artigo. A equipe de Bao também incluiu Yi Cui, professor associado de ciência dos materiais em Stanford, e Hye Ryoung Lee, um estudante de graduação em seu laboratório.

p Em princípio, Os CNTs devem ser ideais para fazer circuitos eletrônicos flexíveis. Esses filamentos de carbono ultrafinos têm a força física para suportar o desgaste da dobra, e a condutividade elétrica para realizar qualquer tarefa eletrônica.

p Mas até este trabalho recente da equipe de Stanford, os circuitos flexíveis de CNTs não tinham a confiabilidade e a eficiência energética dos chips de silício rígidos.

p Aqui está o motivo. Hora extra, engenheiros descobriram que a eletricidade pode viajar pelos semicondutores de duas maneiras diferentes. Ele pode pular de um buraco positivo para outro positivo, ou pode empurrar um monte de eletrônicos negativos como um colar de contas. O primeiro tipo de semicondutor é chamado de tipo P, o segundo é chamado de N-type.

p Mais importante, os engenheiros descobriram que os circuitos baseados em uma combinação de transistores do tipo P e do tipo N funcionam de forma confiável, mesmo quando ocorrem flutuações de potência, e também consomem muito menos energia. Este tipo de circuito com transistores do tipo P e do tipo N é chamado de circuito complementar. Nos últimos 50 anos, os engenheiros se tornaram adeptos da criação desta mistura ideal de vias condutoras, alterando a estrutura atômica do silício por meio da adição de quantidades mínimas de substâncias úteis - um processo chamado "doping" que é conceitualmente semelhante ao que nossos ancestrais fizeram milhares de anos atrás, quando eles transformaram o estanho em cobre fundido para criar o bronze.

p O desafio enfrentado pela equipe de Stanford era que os CNTs são predominantemente semicondutores do tipo P e não havia uma maneira fácil de dopar esses filamentos de carbono para adicionar características do tipo N.

p O artigo PNAS explica como os engenheiros de Stanford superaram esse desafio. Eles trataram CNTs com um dopante químico que desenvolveram conhecido como DMBI, e eles usaram uma impressora jato de tinta para depositar essa substância em locais precisos do circuito.

p Isso marcou a primeira vez que qualquer circuito CNT flexível foi dopado para criar uma mistura P-N que pode operar de forma confiável apesar das flutuações de energia e com baixo consumo de energia.

p O processo de Stanford também tem alguma aplicação potencial para CNTs rígidos. Embora outros engenheiros tenham previamente dopado CNTs rígidos para criar esta imunidade ao ruído elétrico, o processo preciso e bem ajustado de Stanford executa esses esforços anteriores, sugerindo que pode ser útil para circuitos CNT flexíveis e rígidos.

p Bao concentrou sua pesquisa em CNTs flexíveis, que competem com outros materiais experimentais, como plásticos especialmente formulados, para se tornar a base para eletrônicos flexíveis, assim como o silício tem sido a base para a eletrônica rígida.

p Como um material relativamente novo, CNTs estão tentando alcançar os plásticos, que estão mais próximos do uso do mercado de massa para coisas como telas dobráveis. O processo de dopagem de Stanford move os CNTs flexíveis para mais perto da comercialização porque mostra como criar a mistura P-N, e as melhorias resultantes na confiabilidade e consumo de energia, já presente em circuitos plásticos.

p Embora haja muito trabalho pela frente para tornar os CNTs comerciais, Bao acredita que esses filamentos de carbono são o futuro da eletrônica flexível, porque são fortes o suficiente para dobrar e esticar, ao mesmo tempo que é capaz de fornecer um desempenho mais rápido do que os circuitos de plástico.

p "Os CNTs oferecem os melhores atributos eletrônicos e físicos de longo prazo, "Bao disse.