Missões espaciais, como a Orion da NASA, que levará astronautas a Marte, estão forçando os limites da exploração humana. Mas durante seu trânsito, as naves espaciais encontram um fluxo contínuo de radiação cósmica prejudicial, que pode danificar ou até destruir a eletrônica a bordo. Para estender futuras missões, pesquisadores relatando em ACS Nano mostram que transistores e circuitos com nanotubos de carbono podem ser configurados para manter suas propriedades elétricas e memória após serem bombardeados por altas quantidades de radiação.
A vida útil e a distância das missões no espaço profundo são atualmente limitadas pela eficiência energética e robustez da tecnologia que as conduz. Por exemplo, a radiação forte no espaço pode danificar a eletrônica e causar falhas de dados, ou até mesmo fazer os computadores quebrarem completamente. Uma possibilidade é incluir nanotubos de carbono em componentes eletrônicos amplamente utilizados, como transistores de efeito de campo. Espera-se que esses tubos de um átomo de espessura tornem os transistores mais eficientes em termos de energia em comparação com as versões mais comuns baseadas em silício. Em princípio, o tamanho ultra-pequeno dos nanotubos também deve ajudar a reduzir os efeitos que a radiação teria ao atingir chips de memória contendo esses materiais. No entanto, a tolerância à radiação para transistores de efeito de campo de nanotubos de carbono não foi amplamente estudada. Então, Pritpal Kanhaiya, Max Shulaker e colegas queriam ver se poderiam projetar esse tipo de transistor de efeito de campo para suportar altos níveis de radiação e construir chips de memória baseados nesses transistores.

Para fazer isso, os pesquisadores depositaram nanotubos de carbono em uma pastilha de silício como camada semicondutora em transistores de efeito de campo. Em seguida, eles testaram diferentes configurações de transistores com vários níveis de blindagem, consistindo em finas camadas de óxido de háfnio e titânio e metal de platina, ao redor da camada semicondutora. A equipe descobriu que colocar escudos acima e abaixo dos nanotubos de carbono protegeu as propriedades elétricas do transistor contra a radiação recebida de até 10 Mrad - um nível muito mais alto do que a maioria dos eletrônicos tolerantes à radiação baseados em silício pode suportar. Quando um escudo foi colocado apenas sob os nanotubos de carbono, eles foram protegidos até 2 Mrad, o que é comparável aos eletrônicos comerciais tolerantes à radiação baseados em silício. Finalmente, para alcançar um equilíbrio entre simplicidade de fabricação e robustez à radiação, a equipe construiu chips de memória de acesso aleatório estático (SRAM) com a versão de blindagem inferior dos transistores de efeito de campo. Assim como nos experimentos realizados nos transistores, esses chips de memória tinham um limite de radiação de raios X semelhante aos dispositivos SRAM baseados em silício.

Esses resultados indicam que os transistores de efeito de campo de nanotubos de carbono, especialmente os de blindagem dupla, podem ser uma adição promissora à eletrônica de próxima geração para exploração espacial, dizem os pesquisadores. + Explorar mais

Chips reparáveis ​​e imunes à radiação para fabricar eletrônicos duráveis ​​