De olho na próxima geração de dispositivos tecnológicos, uma equipe de físicos da Universidade do Texas em Austin teve o primeiro vislumbre do que acontece dentro de um dispositivo semicondutor atomicamente fino. Ao fazer isso, eles descobriram que uma função essencial para a computação pode ser possível em um espaço tão pequeno que é efetivamente unidimensional.
Em um artigo publicado em 18 de julho no Proceedings of the National Academy of Sciences , os pesquisadores descrevem ver o funcionamento interno detalhado de um novo tipo de transistor que é bidimensional.
Os transistores atuam como blocos de construção para chips de computador, enviar os elétrons liga e desliga os interruptores necessários para o processamento do computador. As futuras inovações tecnológicas exigirão encontrar uma maneira de colocar mais transistores em chips de computador, assim, os especialistas começaram a explorar novos materiais semicondutores, incluindo um chamado dissulfeto de molibdênio (MoS2). Ao contrário dos dispositivos baseados em silício de hoje, os transistores feitos com o novo material permitem a sinalização on-off em um único plano plano.
Keji Lai, um professor assistente de física, e uma equipe descobriu que, com este novo material, a sinalização condutiva acontece de maneira muito diferente do que com o silício, de uma forma que poderia promover futuras economias de energia em dispositivos. Pense nos transistores de silício como lâmpadas:todo o dispositivo é ligado ou desligado ao mesmo tempo. Com transistores 2-D, por contraste, Lai e a equipe descobriram que as correntes elétricas se movem de forma mais faseada, começando primeiro nas bordas antes de aparecer no interior. Lai diz que isso sugere que a mesma corrente poderia ser enviada com menos energia e em um espaço ainda menor, usando uma aresta unidimensional em vez do plano bidimensional.
"Na física, estados de borda geralmente carregam muitos fenômenos interessantes, e aqui, eles são os primeiros a ligar. No futuro, se pudermos projetar este material com muito cuidado, então essas bordas podem carregar a corrente total, "Lai diz." Nós realmente não precisamos de tudo, porque o interior é inútil. Apenas ter as bordas funcionando para fazer a corrente funcionar reduziria substancialmente a perda de energia. "
Os pesquisadores têm trabalhado para obter uma visão do que acontece dentro de um transistor 2-D por anos para entender melhor o potencial e as limitações dos novos materiais. Preparando transistores 2-D para dispositivos comerciais, como computadores finos como papel e telefones celulares, espera-se que demore mais alguns anos. Lai diz que os cientistas precisam de mais informações sobre o que interfere no desempenho dos dispositivos feitos com os novos materiais.
"Esses transistores são perfeitamente bidimensionais, "Lai diz." Isso significa que eles não têm alguns dos defeitos que ocorrem em um dispositivo de silício. Por outro lado, isso não significa que o novo material seja perfeito. "
Lai e sua equipe usaram um microscópio que ele inventou e que aponta microondas para o dispositivo 2-D. Usando uma ponta de apenas 100 nanômetros de largura, o microscópio de microondas permitiu aos cientistas ver as mudanças de condutividade dentro do transistor. Além de ver o movimento das correntes, os cientistas encontraram defeitos semelhantes a fios no meio dos transistores. Lai diz que isso sugere que o novo material precisará ser mais limpo para funcionar de maneira ideal.
"Se pudéssemos tornar o material suficientemente limpo, as bordas estarão carregando ainda mais corrente, e o interior não terá tantos defeitos, "Lai diz.
Os outros autores do artigo são os pesquisadores de pós-doutorado Di Wu e Xiao Li; cientista pesquisador Lan Luan, e alunos de pós-graduação Xiaoyu Wu e Zhaodong Chu, e o professor Qian Niu no Departamento de Física da UT Austin; e o estudante de graduação Wei Li, ex-estudante de graduação Maruthi N. Yogeesh, pesquisador de pós-doutorado Rudresh Ghosh, e o professor associado Deji Akinwande do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da UT Austin.
No início deste ano, Lai e Akinwande ganharam prêmios presidenciais de início de carreira para cientistas e engenheiros, a maior homenagem do governo dos EUA para cientistas e engenheiros em estágio inicial.
