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Cientistas americanos criam semicondutor inovador com potencial para tornar o silício obsoleto na computação moderna.
No mundo da tecnologia atual, os semicondutores são elementos cruciais, com o silício ocupando uma posição de destaque nesta categoria. No entanto, apesar de sua predominância, o silício não é necessariamente o semicondutor ideal. Uma das principais limitações do silício é sua tendência a gerar muito calor, resultando em uma perda significativa de energia. Esse desafio térmico impõe a necessidade de baterias de maior capacidade para dispositivos móveis, afetando diretamente a eficiência energética desses aparelhos e foi pensando nisso que cientistas estão trabalhando no que parece ser o novo semicondutor mais rápido do mundo.
Semicondutor mais rápido do mundo é descoberto e pode mudar o setor de computação
A estrutura atômica de todo material vibra, gerando fônons – partículas quânticas responsáveis pela condução de som e calor. Essas vibrações causam a dispersão de elétrons ou pares elétron-lacuna, conhecidos como éxcitons, que são cruciais para o transporte de energia e informação nos circuitos eletrônicos.
Normalmente, essa dispersão resulta em perda de energia sob a forma de calor e impõe um limite na velocidade de transferência de dados. Contudo, Jakhangirkhodja Tulyagankhodjaev e sua equipe da Universidade de Columbia, nos EUA, fizeram uma descoberta notável ao desenvolver um novo semicondutor que supera o desempenho do silício e apresenta eficiência e velocidade excepcionais, abrindo caminho para avanços significativos na computação.
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O material inovador, denominado Re6Se8Cl2, é um superátomo formado por rênio, selênio e cloro. Os superátomos são conjuntos de átomos que se comportam como um único átomo grande, mas com propriedades distintas dos elementos que os compõem. Uma característica notável desse novo semicondutor é a forma como os éxcitons interagem com os fônons.
Em vez de se dispersarem, eles se acoplam aos fônons, formando quasipartículas conhecidas como éxciton-polarons acústicos. Esses polarons, descobertos em diversos materiais desde sua primeira observação em 2016, possuem uma característica especial no novo material: a capacidade de realizar fluxos balísticos ou livres de dispersão, representando um salto significativo na eficiência e no desempenho dos semicondutores.
Dados obtidos pelos experimentos dos cientistas com o novo semicondutor
O comportamento balístico mencionado anteriormente significa que, se o material suportar o caminho até as aplicações em escala industrial, será possível produzir circuitos eletrônicos muito mais rápidos e eficientes energeticamente do que qualquer coisa disponível na computação atualmente.
Nos experimentos realizados pela equipe, os éxcitons-polarons acústicos no novo semicondutor se moveram duas vezes mais rápido do que os elétrons no silício e cruzaram vários micrômetros da amostra em menos de um nanossegundo.
Dado que os polarons podem durar cerca de 11 nanossegundos, a equipe acredita que os éxcitons-polarons podem cobrir mais de 25 micrômetros em apenas um impulso.
Como essas quasipartículas são controladas por pulsos de luz, e não por uma corrente elétrica, as velocidades de processamento em dispositivos teóricos têm o potencial de alcançar a casa dos femtossegundos, o que é seis ordens de magnitude mais rápido do que os nanossegundos alcançáveis na atual computação. Tudo em temperatura ambiente.
Processo de comercialização é inviável
As novas quasipartículas são rápidas, entretanto, de forma contraintuitiva, elas alcançam essa velocidade porque, por si sós, andam muito devagar, um pouco como a história da tartaruga e da lebre, em que a persistência vence a velocidade de arrancada.
O que torna o silício um semicondutor desejável é que os elétrons podem se mover através dele de forma rápida, mas eles saltam demais e na verdade não chegam muito longe ou muito rapidamente no final.
Os éxcitons no novo semicondutor por sua vez, são letons, mas chegam muito mais longe. Apesar de tudo, é improvável que este chegue ao setor de computação, visto que o rênio, primeiro elemento da molécula, é um dos mais raros da Terra e, como resultado, extremamente caro.
Fonte: Inovação Tecnológica
