Cientistas coreanos conseguiram aumentar em 20 vezes a velocidade de elétrons em chips de silício, elemento básico na indústria de computação.
© David Scharf/SPL (chip de silício e chumbo)
Chips tradicionais de silício possuem um nível de resistência elétrica que impõe restrições à velocidade dos elétrons. Quanto mais rápido é seu movimento, mais rápida é a transmissão de informação e, consequentemente, o poder de processamento.
Para quebrar esses limites, cientistas estão considerando outros materiais, principalmente o grafeno, composto por uma camada fina de carbono que conduz eletricidade melhor que qualquer outra substância a temperatura ambiente.
O grafeno é capaz de fazer isso devido à interação entre sua estrutura de rede hexagonal e a estrutura eletrônica de seus átomos. Isso faz com que a resistência ao movimento das partículas seja muito pequeno, o que aumenta sua velocidade de locomoção. É como se a massa dos elétrons fosse menor comparado com a massa do elétron em uma camada de silício.
O problema é que é difícil de produzir grafeno em grandes quantidades. Agora Han Woong Yeom e sua equipe da Universidade de Ciência e Tecnologia de Pohang, na Coreia do Sul, acreditam poder imitar a condutividade do grafeno em silício.
Yeom e sua equipe adicionou uma camada de chumbo com a espessura de apenas um átomo sobre um bloco de silício. Porque a camada de chumbo é tão fina, o arranjo de seus átomos é influenciado pelos átomos de silício localizados abaixo.
A equipe suspeitava que os elétrons do chumbo iriam, por sua vez, influenciar a estrutura eletrônica do silício na interface.
Para testar essa hipótese, eles dispararam feixes de fótons de alta energia para remover elétrons da interface entre os dois materiais e mediram sua velocidade e energia. Ao subtrair a energia dos fótons, eles calcularam que alguns dos elétrons na interface possuíam uma massa aparente 1/20 da massa normalmente medida em chips de silício. Sugerindo que os elétrons estão se movendo 20 vezes mais rapidamente. Embora isso represente apenas um terço da velocidade dos elétrons em grafeno, não significa que a redução de resistência tenha chegado a seu limite. O uso de diferentes materiais para cobrir o silício, por exemplo, poderiam reduzir ainda mais a resistência e aumentar a velocidade da condução elétrica.
Os chips de silício mais rápidos poderiam rapidamente ultrapassar o grafeno na corrida para obter processadores mais eficientes, pois a infraestrutura de manufatura com esse material já está instalada.
Fonte: Physical Review Letters
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