(Phys.org) —Quando se trata de eletrônicos, o silício agora terá que dividir os holofotes. Em um artigo publicado recentemente em Nature Communications , pesquisadores da Escola de Engenharia USC Viterbi descrevem como superaram um grande problema na tecnologia de nanotubos de carbono, desenvolvendo um sistema flexível, circuito híbrido com eficiência energética combinando transistores de filme fino de nanotubo de carbono com outros transistores de filme fino. Este híbrido poderia tomar o lugar do silício como o material tradicional do transistor usado em chips eletrônicos, uma vez que os nanotubos de carbono são mais transparentes, flexível, e pode ser processado a um custo menor.

O professor de engenharia elétrica Dr. Chongwu Zhou e os alunos de graduação da USC Viterbi, Haitian Chen, Yu Cao, e Jialu Zhang desenvolveu este circuito de eficiência energética integrando transistores de filme fino de nanotubo de carbono (CNT) com transistores de filme fino compostos de índio, óxido de gálio e zinco (IGZO).

"Eu criei esse conceito em janeiro de 2013, "disse o Dr. Chongwu Zhou, professor do Departamento de Engenharia Elétrica Ming Hsieh da USC Viterbi. "Antes de, estávamos trabalhando duro para tentar transformar nanotubos de carbono em transistores do tipo n e, então, um dia, a ideia me ocorreu. Em vez de trabalhar tanto para forçar os nanotubos a fazer algo para o qual não são bons, por que simplesmente não encontramos outro material que seria ideal para transistores do tipo n - neste caso, IGZO - para que possamos conseguir circuitos complementares? "

Os nanotubos de carbono são tão pequenos que só podem ser vistos através de um microscópio eletrônico de varredura. Esta hibridização de filmes finos de nanotubos de carbono e filmes finos de IGZO foi alcançada pela combinação de seus tipos, tipo p e tipo n, respectivamente, para criar circuitos que podem operar complementarmente, reduzindo a perda de energia e aumentando a eficiência. A inclusão de transistores de filme fino IGZO foi necessária para fornecer eficiência de energia e aumentar a vida útil da bateria. Se apenas nanotubos de carbono tivessem sido usados, então os circuitos não seriam eficientes em termos de energia. Ao combinar os dois materiais, seus pontos fortes foram unidos e suas fraquezas ocultas.

Zhou comparou o acoplamento de nanotubos de carbono TFTs e IGZO TFTs à filosofia chinesa de yin e yang.

"É como um casamento perfeito, "disse Zhou." Estamos muito entusiasmados com esta ideia de integração híbrida e acreditamos que há muito potencial para isso. "

As aplicações potenciais para este tipo de circuito integrado são numerosas, incluindo diodos emissores de luz orgânicos (OLEDs), circuitos digitais, etiquetas de identificação por radiofrequência (RFID), sensores, eletrônicos vestíveis, e dispositivos de memória flash. Mesmo heads-up displays nos painéis dos veículos logo poderão se tornar uma realidade.

A nova tecnologia também tem importantes implicações médicas. Atualmente, a memória usada em computadores e telefones é feita com substratos de silício, a superfície na qual os chips de memória são construídos. Para obter informações médicas de um paciente, como frequência cardíaca ou dados de ondas cerebrais, objetos de eletrodo rígidos são colocados em vários locais fixos no corpo do paciente. Com este novo circuito hibridizado, Contudo, eletrodos podem ser colocados em todo o corpo do paciente com apenas um único objeto grande, mas flexível.

Com este desenvolvimento, Zhou e sua equipe contornaram a dificuldade de criar TFTs de nanotubos de carbono do tipo n e TFTs de IGZO do tipo p, criando uma integração híbrida de TFTs de nanotubos de carbono do tipo p e TFTs de IGZO do tipo n e demonstrando uma integração de circuitos em grande escala. Como prova de conceito, eles alcançaram um oscilador de anel de escala que consiste em mais de 1, 000 transistores. Até este ponto, todos os transistores baseados em nanotubos de carbono tinham um número máximo de 200 transistores.

"Acreditamos que este seja um avanço tecnológico, como ninguém fez isso antes, "disse o haitiano Chen, assistente de pesquisa e doutorando em engenharia elétrica pela USC Viterbi. "Isso nos dá mais uma prova de que podemos fazer integrações maiores para que possamos fazer circuitos mais complicados para computadores e circuitos."

O próximo passo para Zhou e sua equipe será construir circuitos mais complicados usando um híbrido CNT e IGZO que atinge funções e cálculos mais complicados, bem como construir circuitos em substratos flexíveis.

"As possibilidades são infinitas, como circuitos digitais podem ser usados ​​em qualquer eletrônica, "Chen disse." Um dia poderemos imprimir esses circuitos tão facilmente quanto jornais. "

Zhou e Chen acreditam que a tecnologia de nanotubos de carbono, incluindo este novo híbrido CNT-IGZO, será comercializado nos próximos 5-10 anos.

"Acredito que este é apenas o começo da criação de soluções integradas híbridas, "disse Zhou." Veremos muitos trabalhos interessantes surgindo.