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Além do silício: diodo quântico pode criar nova eletrônica

Tópico em 'Ciência & Tecnologia' iniciado por Conan, 10 Dez 2010.

  1. Conan

    Conan Cavaleiro Pendragon

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    Um diodo MIM pode ser usado para executar algumas das funções dos componentes eletrônicos atuais, mas de uma forma fundamentalmente diferente. [Imagem: Cowell et al./Advanced Materials]


    Pesquisadores da Universidade do Estado de Oregon, nos Estados Unidos, construíram um novo componente eletrônico que vinha desafiando a ciência há quase 50 anos.

    Douglas Keszler e seus colegas construíram um diodo MIM (metal-isolante-metal), que poderá se tornar a base para uma nova abordagem na construção de circuitos eletrônicos.

    "Diodos fabricados até agora com outras técnicas sempre tiveram um rendimento e um desempenho fracos," explica Keszler. "Esta é uma forma básica de eliminar as atuais limitações de velocidade dos elétrons que têm que se mover através dos materiais."

    Diodo quântico

    Os circuitos eletrônicos são feitos com materiais à base de silício, usando transistores que funcionam controlando o fluxo dos elétrons.

    Apesar de rápidos e relativamente baratos, esses componentes eletrônicos são limitados pela velocidade com que os elétrons podem mover-se através do silício e de outros materiais que entram em sua composição

    Em contrapartida, um diodo MIM pode ser usado para executar algumas das funções dos componentes atuais, mas de uma forma fundamentalmente diferente.

    O novo componente se parece com um sanduíche, com uma camada de material isolante no meio de duas camadas de metal.

    A grande vantagem é que os elétrons não têm que se mover através dos materiais - eles simplesmente tunelam através do isolante, aparecendo quase que instantaneamente do outro lado.

    O tunelamento quântico é um efeito quântico que permite que um elétron - ou outra partícula - atravesse diretamente uma barreira. Isso é possível porque os elétrons apresentam comportamento tanto de partícula quanto de onda.

    Metal amorfo

    Os cientistas utilizaram um contato metálico amorfo para resolver os problemas que até hoje impediam a realização dos diodos MIM.

    Até agora os cientistas vinham usando principalmente o alumínio, que produz uma superfície relativamente rugosa em nanoescala. A equipe de Keszler optou por uma liga metálica (ZrCuAlNi) que produz filmes finos extremamente lisos, que permite o controle muito mais preciso do fluxo de elétrons.

    O material isolante é o tradicional óxido de silício (SiO2).

    Segundo os pesquisadores, os diodos foram fabricados "a temperaturas relativamente baixas", usando técnicas que podem ser ampliadas para uso em uma grande variedade de substratos e em pastilhas de grandes dimensões.

    Além do silício

    "Quando começou o desenvolvimento de materiais mais sofisticados para a fabricação de telas e monitores, [a indústria] sabia que um diodo MIM era tudo o que eles precisavam, mas ninguém havia conseguido fazê-lo funcionar," diz Keszler.

    "Agora nós podemos, e ele poderá ser usado com uma grande gama de metais baratos e largamente disponíveis, como cobre, níquel ou alumínio. Ele é também muito mais simples, mais barato e mais fácil de fabricar," comemora o pesquisador, que já requereu uma patente para a fabricação do diodo MIM.

    "Há muito tempo todo o mundo procura algo que nos possa levar além do silício. Esta poderá ser uma forma de imprimir componentes eletrônicos em escalas gigantescas, a um custo mais baixo do que é feito hoje. E quando esses produtos começarem a emergir, os ganhos na velocidade de operação dos circuitos será enorme," antevê ele.


    Bibliografia:
    Advancing MIM Electronics: Amorphous Metal Electrodes
    E. William Cowell III, Nasir Alimardani, Christopher C. Knutson, John F. Conley Jr., Douglas A. Keszler, Brady J. Gibbons, John F. Wager
    Advanced Materials
    Vol.: Early View
    DOI: 10.1002/adma.201002678

    Fonte:

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    Arquivos Anexados:

  2. [F*U*S*A*|KåMµ§]

    [F*U*S*A*|KåMµ§] Who will define me?

    Vamos ver se vai pra frente.
    O grafeno também vem aparecendo com possível novo substituto dos componentes a base de silício.

    Sempre aparecem novas idéias e novos materiais para substituição do silicio em algumas utilizações. E sempre esbarram no custo-beneficio do silicio. Mesmo quando claramente ele é extremamente pouco eficiente, como para produção de celulas solares.
     
  3. ExtraTerrestre

    ExtraTerrestre Usuário

    Se não me engano, o silício é o segundo elemento mais abundante da crosta... a areia da praia ou o cristal da sua casa são dióxido de silício. Obter silício e purificar o mesmo usando carbono nunca foi lá tarefa árdua.

    Mas achei muito bacana esse diodo de tunelamento.
     
  4. Conan

    Conan Cavaleiro Pendragon

    Afora toda a estrtura, industria e mercado, ja montada ao longo dos anos em cima do silicio.
     
  5. [F*U*S*A*|KåMµ§]

    [F*U*S*A*|KåMµ§] Who will define me?

    Tem também a aposta na spintronica.

    Mas até agora os novos materiais acabam ficando restritos para utilização em áreas que necessitam de eficiência máxima, áreas academicas, militares, etc.
    Para o mercado consumidor mesmo é difícil.
     

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