(Notícias do Nanowerk) À medida que os circuitos integrados que alimentam nossos dispositivos eletrônicos ficam mais potentes, eles também ficam menores. Esta tendência da microeletrônica só se acelerou nos últimos anos, à medida que os cientistas tentam encaixar cada vez mais componentes semicondutores em um chip. A microeletrônica enfrenta um desafio importante devido ao seu pequeno tamanho. Para evitar o superaquecimento, a microeletrônica precisa consumir apenas uma fração da eletricidade da eletrônica convencional, ao mesmo tempo em que opera com desempenho máximo. Pesquisadores do Laboratório Nacional Argonne do Departamento de Energia dos EUA (DOE) alcançaram um avanço que poderia permitir que um novo tipo de material microeletrônico fizesse exatamente isso. Em um novo estudo publicado em Materiais avançados (“Redox Gating para modulação de portadora colossal e controle de fase exclusivo”), a equipe de Argonne propôs um novo tipo de técnica de “gate redox” que pode controlar o movimento de elétrons para dentro e para fora de um material semicondutor. Ilustração de redox gate para manipulação de portadores e controle de campo elétrico do estado eletrônico. Os fios verdes representam moléculas funcionais para ativação redox, e a capacidade de funcionar em baixa potência imita a comutação sináptica no cérebro humano, conforme representado pela sinapse subjacente. (Imagem: Laboratório Nacional de Argonne) “Redox” refere-se a uma reação química que causa uma transferência de elétrons. Dispositivos microeletrônicos normalmente dependem de um “efeito de campo” elétrico para controlar o fluxo de elétrons para operar. No experimento, os cientistas projetaram um dispositivo que poderia regular o fluxo de elétrons de uma extremidade a outra aplicando uma voltagem – essencialmente, um tipo de pressão que empurra a eletricidade – através de um material que funcionava como uma espécie de porta de elétrons. Quando a tensão atingisse um certo limite, aproximadamente meio volt, o material começaria a injetar elétrons através da porta de um material redox de origem para um material de canal. Ao usar a voltagem para modificar o fluxo de elétrons, o dispositivo semicondutor poderia atuar como um transistor, alternando entre estados mais condutores e mais isolantes. “A nova estratégia de redox gating nos permite modular o fluxo de elétrons em uma quantidade enorme, mesmo em baixas tensões, oferecendo uma eficiência energética muito maior”, disse o cientista de materiais de Argonne, Dillon Fong, autor do estudo. “Isso também evita danos ao sistema. Vemos que esses materiais podem ser reciclados repetidamente sem quase nenhuma degradação no desempenho.” “Controlar as propriedades eletrônicas de um material também traz vantagens significativas para os cientistas que buscam propriedades emergentes além dos dispositivos convencionais”, disse o cientista de materiais da Argonne, Wei Chen, um dos co-autores correspondentes do estudo. “O regime de subvoltagem, onde funciona esse material, é de enorme interesse para pesquisadores que buscam fazer circuitos que atuem de forma semelhante ao cérebro humano, que também funciona com grande eficiência energética”, disse. O fenômeno redox gating também pode ser útil para a criação de novos materiais quânticos cujas fases possam ser manipuladas em baixa potência, disse Hua Zhou, físico de Argonne, outro co-autor correspondente do estudo. Além disso, a técnica de redox gating pode se estender a semicondutores funcionais versáteis e materiais quânticos de baixa dimensão compostos de elementos sustentáveis.

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• Fonte: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64847.php