Um grupo de pesquisadores se uniu para desenvolver um transistor baseado em grafeno, que ultrapassou drasticamente os de silício usados na maioria dos computadores.
É menor, mas mais poderoso.
Grafeno de novo
A descoberta de grafeno em 2004 começou uma enxurrada de estudos para isolar outros materiais bidimensionais. O grafeno foi considerado um material maravilhoso, possuindo um conjunto de propriedades únicas e notáveis. Uma delas é sua capacidade de conduzir calor dez vezes melhor que o cobre, o condutor mais usado em eletrônica. À temperatura ambiente, o grafeno também é capaz de conduzir eletricidade 250 vezes melhor que o silício, uma taxa mais rápida do que qualquer outra substância conhecida.
Essas propriedades levaram uma equipe de pesquisadores da Northwestern University, da Universidade do Texas em Dallas (UT Dallas), da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign e da Universidade da Flórida Central (UCF) a considerar o desenvolvimento de um transistor baseado em grafeno. Em um estudo publicado na revista Natureza das Comunicações, a equipe descobriu que um transistor baseado em grafeno poderia realmente funcionar melhor do que os transistores de silício usados nos computadores atuais.
Uma explicação rápida primeiro: os transistores são fundamentais nos circuitos de computador de hoje, pois atuam como interruptores de ligar e desligar que permitem a passagem de sinais eletrônicos e energia elétrica. Quando colocados juntos, os transistores formam portas lógicas - o núcleo dos microprocessadores, servindo como entrada e saída e atuando como 0s ou 1s (os chamados bits binários). É isso que permite que os microprocessadores resolvam problemas de lógica e computação.
“Se você quiser continuar a impulsionar a tecnologia, precisamos de computadores mais rápidos para poder executar simulações maiores e melhores para a ciência climática, para a exploração espacial, para Wall Street”, disse o coautor Ryan Gelfand, professor assistente da UCF. em um comunicado de imprensa. “Para chegar lá, não podemos mais contar com transistores de silício.”
Melhores portas lógicas
Microprocessadores construídos com transistores de silício estão parados em velocidades de processamento principalmente na faixa de 3 a 4 gigahertz desde 2005. Há um limite para a taxa de sinais e potência que esses transistores podem suportar, em grande parte devido à resistência do material. A equipe de pesquisadores, no entanto, encontrou uma maneira de contornar essa limitação usando grafeno em vez de silício.
Os pesquisadores primeiro construíram uma fita de grafeno descompactando um nanotubo de carbono (uma folha fina de grafeno dobrada). Eles então aplicaram um campo magnético à fita de grafeno, o que os fez perceber que podiam controlar a resistência da corrente que flui através da fita. Ao usar nanotubos adjacentes para aumentar ou diminuir a corrente, o campo magnético pode controlar o fluxo de corrente.
Os circuitos lógicos baseados em transistores de grafeno da equipe melhoraram a velocidade do clock dos microprocessadores em mil vezes e exigiriam um centésimo da energia exigida pelos computadores baseados em silício. Além disso, esses circuitos também eram menores do que os circuitos lógicos que usam transistores de silício. Isso pode permitir dispositivos eletrônicos menores que espremem mais funcionalidades, explicou Gelfand. Um estudo semelhante também explorou o grafeno como um capacitor potencial para computadores quânticos.
Um sistema de computação totalmente em carbono ainda existe apenas na prancheta, diz coautor Joseph S. Friedman da UT Dallas, mas Friedman e seus colaboradores no laboratório de pesquisa NanoSpinCompute estão atualmente trabalhando em um protótipo.
“As propriedades excepcionais dos materiais de carbono permitem a operação Terahertz e duas ordens de magnitude de redução no produto de atraso de energia em comparação com microprocessadores de ponta”, os pesquisadores escreveram. “Esperamos inspirar a fabricação desses circuitos lógicos em cascata para estimular uma geração transformadora de computação com eficiência energética.”
Fonte: Computadores de grafeno funcionam 1000 vezes mais rápido, usam muito menos energia
