IBM constrói primeiro chip de nanotubos de carbono

Com os nanotubos de carbono, os transistores vão definitivamente para a escala atômica. Por eles, os elétrons correm muito mais velozmente do que pelo silício. [Imagem: IBM]

Nanotubos em equipe
Pela primeira vez, engenheiros conseguiram construir um protótipo de um processador usando nanotubos de carbono.
Os nanotubos foram por muito tempo as estrelas das chamadas "tecnologias promissoras" para substituir o silício em uma nova geração de processadores mais rápidos, com menor consumo de energia, e sem as limitações de miniaturização do silício.
O problema é que as suas propriedades insuperáveis têm sido demonstradas com nanotubos individuais.
Tudo fica mais complicado quando se tenta fazê-los trabalhar em grupo e de forma ordenada.
Não apenas é difícil alinhar os nanotubos, como é muito problemático separar as versões metálica e semicondutora que fatalmente saem juntas do processo produtivo.
Transístor de nanotubo de carbono
O desafio agora começou a ser superado por cientistas da IBM, que construíram um protótipo de chip com mais de 10.000 transistores de nanotubos de carbono.
O protótipo do chip de nanotubos de carbono abre uma perspectiva real de substituto para o silício, que está se aproximando dos limites da miniaturização - cada transístor de nanotubo de carbono pode ser formado por apenas algumas centenas de átomos.
Os elétrons movem-se muito mais rapidamente nos nanotubos de carbono do que no silício, permitindo maiores velocidades na transmissão de dados e menor dissipação de calor.
"A motivação para trabalhar com transistores de nanotubos de carbono é que em nanoescala, em dimensões extremamente pequenas, eles superam os transistores feitos de qualquer outro material. No entanto, existem desafios a vencer, como a ultra alta pureza dos nanotubos de carbono e a colocação precisa em nanoescala. Fizemos avanços significativos nas duas áreas," conta Supratik Guha, coordenador da equipe que criou o protótipo.

Os cientistas da IBM construíram mais de 10.000 transistores de nanotubos em um único chip. [Imagem: IBM]

Fixação química
Para superar essas barreiras, os pesquisadores desenvolveram um novo método baseado na química de trocas iônicas, que permite a colocação precisa e controlada de nanotubos de carbono alinhados sobre um substrato.
Isso permitiu a colocação controlada de nanotubos individuais com uma densidade de cerca de um bilhão por centímetro quadrado, mais de 100 vezes mais do que os melhores experimentos anteriores.
O processo começa com a imersão dos nanotubos de carbono em um agente surfactante, uma espécie de sabão, que os torna solúveis em água.
O substrato é composto por valas construídas com dois óxidos: óxido de háfnio (HfO2) e óxido de silício (SiO2).
O substrato é imerso na solução de nanotubos de carbono, fazendo com estes liguem-se ao HfO2 através de uma ligação química, já alinhados, enquanto o resto da superfície continua limpa.
Ampliação da escala
O chip experimental foi construído usando tecnologias padrão da indústria de semicondutores, o que acena para a possibilidade de sua fabricação em larga escala.
Usando esta técnica, os cientistas da IBM construíram mais de 10.000 transistores de nanotubos em um único chip.
O caminho para tornar realidade os processadores de carbono será trabalhar para ampliar a quantidade de transistores de nanotubos em cada chip - um processador real precisará de mais de 1 bilhão de transistores.