A capacidade científica da China e dos EUA é indiscutível. Na verdade, a origem da tensão entre estas duas superpotências reside na rivalidade que mantêm em praticamente todas as frentes estratégicas, como seu desenvolvimento militar, econômico ou técnico. Na situação atual, em que diariamente também nos deparamos com novas sanções e declarações cruzadas que não escondem a sua agressividade, é surpreendente que estes países possam apertar as mãos. Mas sim, eles podem. E eles fizeram isso.
Além disso, o mais surpreendente é que os EUA e a China estejam a trabalhar juntos numa das áreas em que parecem ter posições inconciliáveis: a dos semicondutores. Para entender o que eles têm em mãos e no que o grafeno está interessado aqui, estamos interessados em revisar brevemente o papel do silício no campo dos circuitos integrados. Este elemento químico é o rei dos semicondutores desde que destronou o germânio na década de 1960 e se consolidou como o semicondutor com maior potencial e o mais utilizado pela indústria eletrônica.
Ainda assim, o silício não é perfeito. Aos poucos e à medida que os processos fotolitográficos se desenvolvem, temos vindo a aproximar-nos do seu limite físico, pelo que é crucial encontrar novos materiais que possam ocupar o seu lugar. Os cientistas estão nisso há muitos anos e estão flertando com alguns candidatos extraordinariamente promissores. Um deles é o arsenieto de gálio (GaAs), e outro é o arsenieto cúbico de boro (c-BAs), que, justamente, é o candidato proposto pelo MIT. Mas, surpreendentemente, o grafeno acabou de abrir caminho através deles.
O grafeno acaba de abrir uma porta que pode revolucionar a eletrônica
As duas instituições que trabalharam juntas para encontrar uma forma de fabricar os primeiros semicondutores de grafeno são a Universidade de Tianjin, na China, e o Instituto de Tecnologia da Geórgia, nos EUA. Como antecipei nas primeiras linhas deste artigo, nas atuais circunstâncias é surpreendente, e também encorajador, que estes dois países mantenham a sua colaboração em determinadas áreas da investigação científica. O grafeno tem sido proposto como candidato para substituir o silício há quase duas décadas, mas este marco colocou-o na primeira linha da grelha de partida.
Antes de investigar as propriedades que tornam o grafeno tão atraente para a fabricação de semicondutores, estamos interessados em revisar alguns conceitos básicos. Um semicondutor é um elemento ou composto que, sob certas condições de pressão, temperatura ou quando exposto a radiação ou campo eletromagnético, se comporta como um motoristae, portanto, oferece pouca resistência ao movimento de cargas elétricas.
Os metais são bons condutores de eletricidade porque possuem muitos elétrons livres que podem se mover de um átomo para outro.
Porém, quando encontrado em outras condições comporta-se como isolante. E, portanto, neste último estado oferece grande resistência ao deslocamento de cargas elétricas. Em elementos com capacidade de condução elétrica, alguns dos elétrons de seus átomos, conhecidos como elétrons livres, podem passar de um átomo para outro quando aplicamos uma diferença de potencial nas extremidades do condutor.
Precisamente, esta capacidade de mover electrões é o que conhecemos como corrente eléctrica, e todos sabemos intuitivamente que os metais são bons condutores de electricidade. Curiosamente, o são porque possuem muitos elétrons livres que podem se mover de um átomo para outro e, assim, alcançam transportar carga elétrica. Outra propriedade dos semicondutores que vale a pena investigar brevemente, mas que não precisamos nos aprofundar por ser relativamente complexa, é a mobilidade de seus buracos de elétrons.
Eles refletem a ausência de um elétron quando ele sai de seu átomo original e, como podemos imaginar, também contribuem para a passagem de corrente elétrica em semicondutores. Uma das razões pelas quais o epigrafeno semicondutor, que é como estes cientistas chineses e americanos chamaram ao material que criaram, é tão atraente é porque a mobilidade dos seus eletrões é dez vezes maior do que a do silício à temperatura ambiente. vinte vezes maior do que o oferecido por outros semicondutores bidimensionais. Não parece ruim, mas não é nada ruim.
“Não sabemos onde isso vai parar, mas o que sabemos é que estamos abrindo as portas para uma mudança de paradigma no campo da eletrônica. O grafeno é o próximo passo”
No artigo publicado na Nature, estes investigadores explicam detalhadamente as propriedades físico-químicas do epigrafeno (vale a pena ler se estiver confortável com a física dos materiais), e reconhecem que a sua realização, embora tenha muito potencial no momento É apenas um primeiro passo. Ainda assim, Walt A. de Heer, líder desta investigação, assegura que “não sabemos onde vai parar, mas o que sabemos é que estamos a abrir a porta a uma mudança de paradigma no campo da electrónica”. . Grafeno É o próximo passo.” Espero que seja. Espero que sua pesquisa dê frutos e que finalmente tenhamos uma alternativa real ao nosso querido silício. Já veremos.
Imagen de portada: Casa Rosada | Palácio do Planalto
Via: Xataka México
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