p Nos últimos sessenta anos, a indústria de eletrônicos e o consumidor médio têm se beneficiado da miniaturização contínua, aumento da capacidade de armazenamento e diminuição do consumo de energia de dispositivos eletrônicos. Contudo, esta era de expansão que beneficiou a humanidade está chegando ao fim rapidamente. Para continuar diminuindo o tamanho e o consumo de energia dos eletrônicos, novos materiais e novas abordagens de engenharia são necessários. p Susan Fullerton, professor assistente de engenharia química e de petróleo na Escola de Engenharia Swanson da Universidade de Pittsburgh, está enfrentando esse desafio desenvolvendo eletrônicos de última geração com base em todos os materiais bidimensionais. Esses materiais "todos 2-D" são semelhantes a uma folha de papel - se o papel tivesse apenas uma única molécula de espessura. Sua pesquisa nesses materiais superfinos foi reconhecida pela National Science Foundation com US $ 540, Prêmio 000 CARREIRA, que apóia professores em início de carreira com potencial para servir como modelos acadêmicos em pesquisa e educação e para liderar avanços na missão de seu departamento ou organização.

p "O advento de novos paradigmas de computação está empurrando o limite do que os dispositivos semicondutores tradicionais podem fornecer, "Dr. Fullerton disse." Por exemplo, o aprendizado de máquina exigirá velocidades de resposta de nanossegundos, operação sub-volt, 1, 000 estados de resistência distintos, e outros aspectos que nenhuma tecnologia de dispositivo existente pode fornecer.

p "Sabemos há muito tempo que os íons - como os das baterias de íon-lítio - são muito bons em controlar como a carga se move nesses semicondutores ultrafinos, "ela notou." Neste projeto, estamos reimaginando o papel dos íons na eletrônica de alto desempenho. Sobrepondo camadas sucessivas do tamanho de moléculas umas sobre as outras, pretendemos aumentar a capacidade de armazenamento, diminuir o consumo de energia, e acelerar bastante a velocidade de processamento. "1

p Para construir este dispositivo 2-D, Fullerton e seu grupo inventaram um novo tipo de material contendo íons, ou eletrólito, que tem apenas uma única molécula de espessura. Este "eletrólito de monocamada" acabará por introduzir novas funções que podem ser usadas pela comunidade de materiais eletrônicos para explorar as propriedades fundamentais de novos materiais semicondutores e para desenvolver eletrônicos com características de dispositivo completamente novas.

p De acordo com o Dr. Fullerton, existem vários espaços de aplicação importantes onde os materiais e abordagens desenvolvidos nesta pesquisa CAREER podem ter um impacto:armazenamento de informações, computação inspirada no cérebro, e segurança, em particular.

p Além de desenvolver os eletrólitos da monocamada, o prêmio NSF apoiará um doutorado. estudante e pesquisador de pós-doutorado, bem como um programa de divulgação para inspirar a curiosidade e o envolvimento de alunos do ensino fundamental e médio e alunos sub-representados em materiais para eletrônicos de última geração. Especificamente, O Dr. Fullerton desenvolveu uma atividade em que os alunos podem observar os eletrólitos poliméricos usados ​​neste estudo cristalizarem em tempo real usando uma câmera barata acoplada a um smartphone ou iPad. O prêmio CAREER permitirá que o Dr. Fullerton forneça este microscópio às salas de aula para que os professores possam continuar explorando com seus alunos.

p "Quando os alunos pegam aquele microscópio portátil em suas mãos, eles ficam realmente criativos, "ela disse." Depois de assistirem o que acontece com o polímero, eles vão explorar. Eles olham para a pele em seus braços, a goma de mascar de sua boca, ou os detalhes do tecido em suas roupas. É incrível ver esta ferramenta relativamente barata despertar curiosidade nos materiais que estão ao seu redor, e esse é o objetivo principal. "

p Dra. Fullerton observou que sua pesquisa tem uma abordagem verdadeiramente nova para a utilização de íons, que tradicionalmente tem sido evitado pela comunidade de semicondutores.

p "Os íons são frequentemente ignorados porque, se você não pode controlar sua localização, eles podem arruinar um dispositivo. Portanto, a ideia de usar íons não apenas como uma ferramenta para explorar propriedades fundamentais, mas como um componente integral do dispositivo é extremamente emocionante e arriscado, "explicou o Dr. Fullerton." Se adotado, íons combinados com materiais 2-D podem representar uma mudança de paradigma na computação de alto desempenho porque precisamos de novos materiais com novas propriedades físicas e interessantes que não sejam mais limitadas pelo tamanho. "