p Engenheiros da Universidade da Califórnia, Riverside, demonstraram dispositivos protótipos feitos de um material exótico que pode conduzir uma densidade de corrente 50 vezes maior do que a tecnologia de interconexão de cobre convencional. p A densidade de corrente é a quantidade de corrente elétrica por área de seção transversal em um determinado ponto. À medida que os transistores em circuitos integrados se tornam cada vez menores, eles precisam de densidades de corrente cada vez mais altas para funcionar no nível desejado. A maioria dos condutores elétricos convencionais, como cobre, tendem a quebrar devido ao superaquecimento ou outros fatores em altas densidades de corrente, apresentando uma barreira para a criação de componentes cada vez menores.

p A indústria eletrônica precisa de alternativas ao silício e ao cobre que possam sustentar densidades de corrente extremamente altas em tamanhos de apenas alguns nanômetros.

p O advento do grafeno resultou em um enorme, esforço mundial direcionado à investigação de outras formas bidimensionais, ou 2-D, materiais em camadas que atenderiam à necessidade de componentes eletrônicos em nanoescala que possam sustentar uma alta densidade de corrente. Enquanto os materiais 2-D consistem em uma única camada de átomos, Os materiais 1D consistem em cadeias individuais de átomos fracamente ligados uns aos outros, mas seu potencial para a eletrônica não foi amplamente estudado.

p Pode-se pensar nos materiais 2-D como fatias finas de pão, enquanto os materiais 1D são como espaguete. Em comparação com os materiais 1D, Os materiais 2-D parecem enormes.

p Um grupo de pesquisadores liderado por Alexander A. Balandin, um distinto professor de engenharia elétrica e de computação na Marlan and Rosemary Bourns College of Engineering na UC Riverside, descobriram que o tritelureto de zircônio, ou ZrTe ₃ , nanofitas têm uma densidade de corrente excepcionalmente alta que excede em muito a de quaisquer metais convencionais como o cobre.

p A nova estratégia empreendida pela equipe da UC Riverside empurra a pesquisa de materiais bidimensionais para unidimensionais - um avanço importante para a futura geração de eletrônicos.

p "Os metais convencionais são policristalinos. Eles têm limites de grão e rugosidade de superfície, que espalham elétrons, "Balandin disse." Materiais quase unidimensionais, como ZrTe ₃ consistem em cadeias atômicas de cristal único em uma direção. Eles não têm limites de grãos e geralmente apresentam superfícies atomicamente lisas após a esfoliação. Atribuímos a densidade de corrente excepcionalmente alta em ZrTe ₃ à natureza de cristal único de materiais quase 1D. "

p Em princípio, tais materiais quase 1D poderiam ser cultivados diretamente em nanofios com uma seção transversal que corresponde a um fio atômico individual, ou corrente. No presente estudo, o nível de corrente sustentado pelo ZrTe ₃ fios quânticos foi maior do que o relatado para quaisquer metais ou outros materiais 1D. Quase atinge a densidade atual em nanotubos de carbono e grafeno.

p Os dispositivos eletrônicos dependem de fiação especial para transportar informações entre as diferentes partes de um circuito ou sistema. À medida que os desenvolvedores miniaturizam os dispositivos, suas partes internas também devem se tornar menores, e as interconexões que transportam informações entre as partes devem se tornar as menores de todas. Dependendo de como eles são configurados, o ZrTe ₃ nanofitas podem ser transformadas em interconexões locais em escala nanométrica ou em canais de dispositivos para componentes dos menores dispositivos.

p Os experimentos do grupo UC Riverside foram conduzidos com nanofitas que foram cortadas de uma folha de material pré-fabricada. As aplicações industriais precisam fazer crescer a nanofita diretamente no wafer. Este processo de fabricação já está em desenvolvimento, e Balandin acredita que os nanomateriais 1D têm possibilidades para aplicações na eletrônica do futuro.

p "A coisa mais empolgante sobre os materiais quase 1D é que eles podem ser verdadeiramente sintetizados nos canais ou interconectados com a última seção transversal pequena de um fio atômico - aproximadamente um nanômetro por um nanômetro, "Balandin disse.

p Os resultados desta investigação aparecem este mês em IEEE Electron Device Letters .