A nova tecnologia pode levar a um consumo prolongado de energia em dispositivos móveis
p Dr. Jiyoung Kim (à esquerda) e Dr. Kyeongjae “K.J.” Cho examina um wafer usado para fazer transistores. Os dois criaram uma nova tecnologia que pode reduzir o consumo de energia em dispositivos móveis e computadores.
p Pesquisadores da Universidade do Texas em Dallas criaram uma tecnologia que pode ser o primeiro passo em direção aos computadores vestíveis com fontes de energia independentes ou, mais imediatamente, um smartphone que não morre após algumas horas de uso intenso. p Esta tecnologia, publicado online em
Nature Communications , aproveita a potência de um único elétron para controlar o consumo de energia dentro dos transistores, que estão no cerne da maioria dos sistemas eletrônicos modernos.
p Pesquisadores da Escola de Engenharia e Ciência da Computação Erik Jonsson descobriram que, ao adicionar uma camada de filme fino atômico específico a um transistor, a camada agia como um filtro para a energia que passava por ela em temperatura ambiente. O sinal que resultou do dispositivo foi de seis a sete vezes mais acentuado do que o dos dispositivos tradicionais. Dispositivos íngremes usam menos voltagem, mas ainda têm um sinal forte.
p "Toda a indústria de semicondutores está procurando dispositivos íngremes porque eles são essenciais para ter pequenos, poderoso, dispositivos móveis com muitas funções que operam rapidamente sem gastar muita energia da bateria, "disse o Dr. Jiyoung Kim, professor de ciência de materiais e engenharia na Jonsson School e autor do artigo. "Nosso dispositivo é uma solução para fazer isso acontecer."
p Explorar o comportamento único e sutil de um único elétron é a maneira mais eficiente em termos de energia de transmitir sinais em dispositivos eletrônicos. Como o sinal é tão pequeno, pode ser facilmente diluído por ruídos térmicos à temperatura ambiente. Para ver este sinal quântico, engenheiros e cientistas que constroem dispositivos eletrônicos geralmente usam técnicas de resfriamento externo para compensar a energia térmica no ambiente eletrônico. O filtro criado pelos pesquisadores da UT Dallas é uma rota para filtrar efetivamente o ruído térmico.
p Dr. Kyeongjae "K.J." Cho, professor de ciência dos materiais, engenharia e física e autor do artigo, concordou que os transistores feitos com essa técnica de filtragem poderiam revolucionar a indústria de semicondutores.
p "Ter que resfriar a propagação térmica nos transistores modernos limita como pequenos eletrônicos de consumo podem ser feitos, "disse Cho, que usou técnicas de modelagem avançadas para explicar os fenômenos de laboratório. "Nós desenvolvemos uma técnica para resfriar os elétrons internamente - permitindo a redução da tensão de operação - para que possamos criar ainda menores, dispositivos com maior eficiência energética. "
p Cada vez que um dispositivo, como um smartphone ou tablet, faz um cálculo, ele requer energia elétrica para funcionar. Reduzir a tensão de operação significaria uma vida útil mais longa para esses produtos e outros. Dispositivos de baixa potência podem significar computadores usados com ou em cima de roupas que não requerem uma fonte de alimentação externa, entre outras coisas.
p Para criar esta tecnologia, os pesquisadores adicionaram uma película fina de óxido de cromo ao dispositivo. Essa camada, à temperatura ambiente de cerca de 80 graus Fahrenheit, filtrou o refrigerador, elétrons estáveis e forneceram estabilidade ao dispositivo. Normalmente, essa estabilidade é alcançada pelo resfriamento de todo o dispositivo semicondutor eletrônico a temperaturas criogênicas - cerca de 321 graus Fahrenheit negativos.
p Outra inovação usada para criar esta tecnologia foi um sistema de camadas verticais, o que seria mais prático à medida que os dispositivos ficassem menores.
p "Uma maneira de diminuir o tamanho do dispositivo é torná-lo vertical, então a corrente flui de cima para baixo em vez da tradicional esquerda para a direita, "disse Kim, quem adicionou a camada fina ao dispositivo.
p Os resultados dos testes de laboratório mostraram que o dispositivo em temperatura ambiente tinha uma intensidade de sinal de elétrons semelhante a dispositivos convencionais a menos 378 graus Fahrenheit. O sinal manteve todas as outras propriedades. Os pesquisadores também tentarão essa técnica em elétrons que são manipulados por meios optoeletrônicos e spintrônicos - leves e magnéticos.
p A próxima etapa é estender esse sistema de filtragem aos semicondutores fabricados com a tecnologia Complementary Metal-Oxide Semiconductor (CMOS).
p "A eletrônica do passado era baseada em tubos de vácuo, "Cho disse." Esses dispositivos eram grandes e exigiam muita energia. Em seguida, o campo foi para os transistores bipolares fabricados com a tecnologia CMOS. Estamos agora novamente enfrentando uma crise de energia, e esta é uma solução para reduzir a energia conforme os dispositivos ficam cada vez menores. "