Um chip feito de nanotubos de carbono em vez de silício

O “Vale do Silício” pode em breve se tornar um termo impróprio. Dentro de um novo microprocessador, os transistores  —pequeninos interruptores eletrônicos que realizam cálculos coletivamente — são feitos com nanotubos de carbono em vez de silício. Assim, ao elaborar técnicas para superar os defeitos em escala nanométrica que frequentemente comprometem transistores de nanotubos individuais, pesquisadores criaram o primeiro chip de computador que usa milhares desses interruptores para rodar programas.

O protótipo

O protótipo, descrito na revista Nature, ainda não é tão rápido ou tão pequeno como dispositivos de silício. Mas chips de computador de nanotubos de carbono podem, em última instância, dar origem a uma nova geração de eletrônicos mais rápidos e eficientes energeticamente.

Qing Cao, cientista de materiais da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign não envolvido no trabalho, diz:

[Esse é] um marco importante no desenvolvimento dessa tecnologia.

O coração de cada transistor é um componente semicondutor, tradicionalmente feito de silício, que pode agir como um condutor ou um isolante elétrico. Os estados “ligado” e “desligado” de um transistor, onde corrente está fluindo pelo semicondutor ou não, codificam os 1s e 0s dos dados do computador. Ao construir transistores menores, Max Shulaker, engenheiro elétrico do MIT, diz:

Costumávamos ter ganhos exponenciais na computação todos os anos. Porém, os ganhos de performance começaram a estabilizar.

Transistores de silício não conseguem ficar menores e mais eficientes do que eles já são.

Pelo fato de nanotubos de carbono serem quase da espessura de átomos e transportarem eletricidade tão bem, eles fazem semicondutores melhores que o silício. A princípio, processadores de nanotubo de carbono poderiam rodar três vezes mais rápidos enquanto consumem cerca de um terço da energia de seus predecessores de silício, segundo Shulaker. Mas até agora, nanotubos de carbono provaram ser delicados demais para construir sistemas de computação complexos.

Desafios com nanotubos de carbono

A questão é, quando uma rede de nanotubos de carbono está depositada em uma pastilha de chip de computador, os tubos tendem a se agrupar em pedaços que impedem o transistor de funcionar. Shulaker diz:

[É] como tentar construir um pátio de tijolos com um grande pedregulho no meio dele.

O time dele resolveu esse problema ao espalhar nanotubos em um chip e usar vibrações para delicadamente sacudir pacotes indesejáveis para fora da camada de nanotubos.

Outro problema que a equipe enfrentou é que cada lote de nanotubos de carbono semicondutores contém cerca de 0,01 por cento de nanotubos metálicos. Visto que nanotubos metálicos não conseguem passar de condutor para isolante apropriadamente, esses tubos confundem a leitura de um transistor.