p Engenheiros da Universidade da Califórnia em San Diego fabricaram o primeiro semicondutor, dispositivo microeletrônico opticamente controlado. Usando metamateriais, engenheiros conseguiram construir um dispositivo em microescala que mostra um 1, Aumento de 000 por cento na condutividade quando ativado por baixa tensão e um laser de baixa potência. p A descoberta abre caminho para dispositivos microeletrônicos que são mais rápidos e capazes de lidar com mais energia, e também pode levar a painéis solares mais eficientes. O trabalho foi publicado em 4 de novembro em Nature Communications .

p As capacidades dos dispositivos microeletrônicos existentes, como transistores, são, em última análise, limitados pelas propriedades de seus materiais constituintes, como seus semicondutores, pesquisadores disseram.

p Por exemplo, semicondutores podem impor limites à condutividade de um dispositivo, ou fluxo de elétrons. Semicondutores têm o que é chamado de gap, o que significa que eles precisam de um impulso de energia externa para que os elétrons fluam através deles. E a velocidade do elétron é limitada, já que os elétrons estão constantemente colidindo com os átomos à medida que fluem através do semicondutor.

p Uma equipe de pesquisadores do Applied Electromagnetics Group liderado pelo professor de engenharia elétrica Dan Sievenpiper da UC San Diego procurou remover esses obstáculos à condutividade substituindo semicondutores por elétrons livres no espaço. "E queríamos fazer isso em microescala, "disse Ebrahim Forati, um ex-pesquisador de pós-doutorado no laboratório de Sievenpiper e primeiro autor do estudo.

p Contudo, liberar elétrons de materiais é um desafio. Também requer a aplicação de altas tensões (pelo menos 100 Volts), lasers de alta potência ou temperaturas extremamente altas (mais de 1, 000 graus Fahrenheit), que não são práticos em dispositivos eletrônicos em micro e nanoescala.

p Para enfrentar este desafio, A equipe de Sievenpiper fabricou um dispositivo em microescala que pode liberar elétrons de um material sem tais requisitos extremos. O dispositivo consiste em uma superfície projetada, chamada metassuperfície, em cima de um wafer de silício, com uma camada de dióxido de silício no meio. A metassuperfície consiste em uma série de nanoestruturas semelhantes a cogumelos de ouro em uma série de tiras de ouro paralelas.

p A metassuperfície de ouro é projetada de forma que, quando uma baixa tensão DC (abaixo de 10 Volts) e um laser infravermelho de baixa potência são aplicados, a metassuperfície gera "pontos quentes" - pontos com um campo elétrico de alta intensidade - que fornecem energia suficiente para puxar os elétrons para fora do metal e liberá-los para o espaço.

p Os testes no dispositivo mostraram um 1, Alteração de 000 por cento na condutividade. "Isso significa mais elétrons disponíveis para manipulação, "Ebrahim disse.

p "Isso certamente não substituirá todos os dispositivos semicondutores, mas pode ser a melhor abordagem para certas aplicações especiais, como frequências muito altas ou dispositivos de alta potência, "Sievenpiper disse.

p De acordo com pesquisadores, esta meta-superfície em particular foi projetada como uma prova de conceito. Diferentes metassuperfícies precisarão ser projetadas e otimizadas para diferentes tipos de dispositivos microeletrônicos.

p "Em seguida, precisamos entender até que ponto esses dispositivos podem ser dimensionados e os limites de seu desempenho, "Sievenpiper disse. A equipe também está explorando outras aplicações para esta tecnologia além da eletrônica, como fotoquímica, fotocatálise, permitindo novos tipos de dispositivos fotovoltaicos ou aplicações ambientais.