Tecnologia Científica

Pesquisadores usam microscópio eletrônico para transformar nanotubo em minúsculo transistor
A pesquisa, publicada na revista Science , envolve pesquisadores do Japão, China, Rússia e Austrália que trabalharam no projeto iniciado há cinco anos.
Por Queensland University of Technology - 25/12/2021


Uma visão do designer de uma junção intramolecular de nanotubo de carbono de parede única com porções metálicas nas extremidades esquerda e direita e um canal semicondutor ultracurto de ~ 3,0 nm entre eles. Crédito: Universidade Nacional de Ciência e Tecnologia, Moscou

Uma equipe internacional de pesquisadores usou uma ferramenta exclusiva inserida em um microscópio eletrônico para criar um transistor que é 25.000 vezes menor que a largura de um cabelo humano.

A pesquisa, publicada na revista Science , envolve pesquisadores do Japão, China, Rússia e Austrália que trabalharam no projeto iniciado há cinco anos.

O codiretor do QUT Center for Materials Science, Professor Dmitri Golberg, que liderou o projeto de pesquisa, disse que o resultado foi uma "descoberta fundamental muito interessante" que poderia abrir caminho para o desenvolvimento futuro de pequenos transistores para futuras gerações de dispositivos de computação avançados.

"Neste trabalho, mostramos que é possível controlar as propriedades eletrônicas de um nanotubo de carbono individual", disse o professor Golberg.

Os pesquisadores criaram o minúsculo transistor aplicando simultaneamente uma força e baixa voltagem que aqueceu um nanotubo de carbono composto de poucas camadas até que as camadas externas do tubo se separassem, deixando apenas um nanotubo de camada única.

O calor e a tensão então mudaram a "chilaridade" do nanotubo, significando que o padrão no qual os átomos de carbono se juntaram para formar a camada atômica única da parede do nanotubo foi reorganizado.

O resultado da nova estrutura conectando os átomos de carbono foi que o nanotubo foi transformado em um transistor.

Os membros da equipe do professor Golberg da Universidade Nacional de Ciência e Tecnologia de Moscou criaram uma teoria explicando as mudanças na estrutura atômica e nas propriedades observadas no transistor.

O autor principal, Dr. Dai-Ming Tang, do Centro Internacional de Nanoarquitetura de Materiais no Japão, disse que a pesquisa demonstrou a capacidade de manipular as propriedades moleculares do nanotubo para fabricar dispositivos elétricos em nanoescala.

O Dr. Tang começou a trabalhar no projeto há cinco anos, quando o professor Golberg chefiou o grupo de pesquisa neste centro.

"Os nanotubos de carbono semicondutores são promissores para a fabricação de nanotransistores com eficiência energética para construir microprocessadores além do silício", disse Tang.

"No entanto, continua a ser um grande desafio controlar a quiralidade dos nanotubos de carbono individuais , que determina com exclusividade a geometria atômica e a estrutura eletrônica.

"Neste trabalho, projetamos e fabricamos transistores intramoleculares de nanotubos de carbono , alterando a quiralidade local de um segmento de nanotubo metálico por aquecimento e deformação mecânica."

O professor Golberg disse que a pesquisa para demonstrar a ciência fundamental na criação do minúsculo transistor foi um passo promissor para a construção de microprocessadores além do silício.

Transistores, que são usados ​​para comutar e amplificar sinais eletrônicos, são frequentemente chamados de "blocos de construção" de todos os dispositivos eletrônicos, incluindo computadores. Por exemplo, a Apple diz que o chip que alimenta os futuros iPhones contém 15 bilhões de transistores.

A indústria de computadores tem se concentrado no desenvolvimento de transistores cada vez menores há décadas, mas enfrenta as limitações do silício.

Nos últimos anos, os pesquisadores deram passos significativos no desenvolvimento de nanotransistores, que são tão pequenos que milhões deles cabem na cabeça de um alfinete.

"A miniaturização de transistores em escala nanométrica é um grande desafio para a moderna indústria de semicondutores e nanotecnologia", disse o professor Golberg.

"A presente descoberta, embora não seja prática para uma produção em massa de pequenos transistores, mostra um novo princípio de fabricação e abre um novo horizonte de uso de tratamentos termomecânicos de nanotubos para obter os menores transistores com as características desejadas."

 

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