Cientistas criam primeiro transistor magneto-elétrico do mundo

Pesquisadores da Universidade de Nebraska-Lincoln, nos EUA, desenvolveram um novo tipo de transistor que, além de consumir menos energia durante seu funcionamento, também pode reduzir o número de dispositivos semicondutores usados no armazenamento de dados em até 75%.

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Segundo os cientistas, a utilização dos novos transistores em equipamentos eletrônicos, poderia diminuir o consumo de energia global em aproximadamente 5%. O segredo dessa economia toda está diretamente relacionado à criação do primeiro transistor magneto-elétrico do mundo.

"O circuito integrado tradicional está enfrentando alguns problemas sérios. Há um limite para o quanto ele pode ficar menor. Estamos basicamente na faixa de 25 ou menos átomos de silício de largura. Então, acima de tudo, você precisa de algo que funcione de forma diferente de um transistor de silício”, explica o professor de física Charles Dowben, autor principal do estudo.

Magneto-elétrico

Os transistores típicos baseados em silício possuem vários terminais, dois deles chamados fonte e dreno, que servem como pontos iniciais e finais para os elétrons fluírem através de um circuito. A aplicação de tensão entre eles indica se a corrente elétrica flui com baixa ou alta resistência, codificadas no sistema binário como 1 ou 0.

Em vez de depender da carga elétrica, os pesquisadores utilizam o spin — propriedade dos elétrons relacionada ao magnetismo que aponta para cima ou para baixo e também pode ser lida como 1 ou 0. Para fazer isso, eles usaram uma placa de grafeno e óxido de cromo, um material magneto-elétrico em que os spins dos átomos podem ser invertidos de cima para baixo, ou vice-versa, com uma quantidade mínima de energia.

“Essa abordagem proporciona uma grande fidelidade quanto a qualidade do sinal emitido, com um gasto energético muito pequeno. Tudo que é preciso fazer é aplicar a voltagem correta para que se tenha um transistor robusto e extremamente eficiente em todos os sentidos”, acrescenta Dowben.

Transistores do futuro

Segundo os pesquisadores, o grafeno é apenas um dos materiais 2D que podem ser usados na fabricação dos transistores magneto-elétricos. Outras alternativas que compartilham a espessura de um átomo, por exemplo, também possuem propriedades adequadas para a produção de dispositivos com baixo consumo de energia.

Além de modificar o óxido de cromo para controlar sua rotação com tensão em vez de magnetismo, os cientistas também conseguiram garantir que o material se mantivesse estável independentemente da temperatura ambiente, tornando o dispositivo mais propício para fabricação em escala industrial.

“Se você pretende competir com a indústria mundial de semicondutores, esse componente não pode funcionar apenas no inverno. Eles precisa ser eficiente em qualquer região e clima do planeta. Ainda há muito trabalho a ser feito, mas estamos no caminho certo para o desenvolvimento dos transistores do futuro”, encerra o professor Charles Dowben.

Fonte: University of Nebraska-Lincoln