Dispositivo com apenas 2 átomos de espessura pode adiar o fim da Lei de Moore

Pesquisadores da Universidade de Tel Aviv, em Israel, podem ter criado o dispositivo eletrônico mais fino do mundo. O chip possui apenas dois átomos de espessura e pode ser usado futuramente para o armazenamento de dados e informações digitais em computadores mais eficientes.

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O equipamento tem só duas camadas, uma de boro e outra de nitrogênio, dispostas em uma estrutura hexagonal que se repete. Ao utilizar um efeito mecânico conhecido como tunelamento quântico, os elétrons dos átomos são capazes de passar pela lacuna existente entres as duas camadas, permitindo a codificação digital.

Em computadores de última geração, os processadores contêm cristais minúsculos com milhões de átomos empilhados em múltiplas camadas. Ao transportar os elétrons através das lacunas entre essas camadas, o sistema consegue alternar entre os dois estados binários (0 e 1), formando o bit.

"Em seu estado tridimensional natural, o cristal é composto por um grande número de camadas colocadas umas sobre as outras, com um giro de 180 graus em relação às suas vizinhas. Agora, nós conseguimos empilhar artificialmente as camadas em uma configuração paralela sem rotação, o que coloca os átomos do mesmo tipo em perfeita sobreposição”, explica o físico Moshe Ben Shalom, coautor do estudo.

Tunelamento quântico

Nos testes feitos em laboratório, os pesquisadores observaram que o tunelamento quântico permite que os elétrons passem por barreiras consideradas intransponíveis até agora. Isso ocorre porque na física quântica, as partículas que existem como ondas que se propagam de um lado também têm alguma probabilidade de estar do outro lado de uma barreira.

Esse princípio faz com que os elétrons consigam saltar entre as camadas de boro e nitrogênio do dispositivo. Como essas camadas não se alinham perfeitamente, deslizando ligeiramente para fora do centro uma da outra, as cargas de cada uma são sobrepostas. Isso faz com que os elétrons carregados negativamente se movam em direções opostas, criando uma pequena polarização eletrônica.

Ao ajustar a forma como uma camada interage com a outra, os cientistas perceberam que a polarização pode ser invertida, mudando o dispositivo de um estado binário para outro. Essa característica é fundamental para a criação de novos equipamentos eletrônicos, capazes de armazenar grandes quantidades de dados.

Lei de Moore

A famosa Lei de Moore prevê que o número de transistores em um microchip tende a dobrar a cada dois anos. Porém, à medida que os fabricantes chegam mais perto dos limites de construção dos chips, essa regra começa a desacelerar. Segundo os especialistas, a miniaturização de componentes eletrônicos deve atingir a barreira física de produção daqui a alguns anos.

Com essa tecnologia que utiliza apenas duas camadas de átomos, os pesquisadores esperam que a fabricação de microchips ganhe um novo impulso para o futuro, tornando possível a criação de dispositivos eletrônicos mais rápidos, menos densos e mais eficientes do ponto de vista energético.

"Esperamos que a miniaturização e a inversão da polarização do sistema por deslizamento de camadas melhorem os equipamentos atuais e, além disso, permitam outras formas originais de controle e armazenamento de informações em dispositivos que ainda serão inventados", completa a aluna de doutorado em física Maayan Vizner Stern, autora principal do estudo.

Fonte: Tel Aviv University