Texto extraído do site INCB - www.newtoncbraga.com.br

Eletrônica do bidimensional (ART4643)

A evolução da eletrônica tem se caracterizado por fases em que tecnologias específicas são criadas e se mantém predominantes por um longo período. É o que ocorreu com s válvulas, depois com os transistores e os circuitos integrados. Neste artigo analisamos a próxima tecnologia que deve predominar por um bom tempo, a tecnologia do bidimensional.

Logo depois da descoberta das ondas de rádio e dos primeiros circuitos que basicamente utilizavam componentes passivos, surgiu uma tecnologia revolucionária que predominou por muito tempo. A tecnologia das válvulas a vácuo.

Com essa tecnologia, um avanço muito grande nas telecomunicações, aplicações domésticas e mesmo móveis ocorreu até o advento da tecnologia seguinte, a dos materiais semicondutores ou tecnologia do estado sólido.

Com essa tecnologia vieram os transistores, circuitos integrados e componentes que até hoje predominam.

No entanto, o aparecimento de uma nova tecnologia não significa sua substituição abrupta pela nova que surge. É o que ocorreu com as válvulas, com a chegada do transistor.

Houve uma transição gradual e a tecnologia anterior não acaba por completo. De fato, até hoje as válvulas ainda podem ser encontradas em equipamentos atuais e até existem adeptos que só utilizam este tipo de componente em seus projetos.

Na verdade, podem existir pontos em que a tecnologia anterior ainda se revela melhor que a tecnologia que surge, impedindo assim o seu desaparecimento. É o caso dos adeptos do som de válvula que dizem que, num amplificador, este tipo de componente é insubstituível.

A lei de Moore limita o que podemos fazer com os dispositivos semicondutores, determinando o crescimento da capacidade dos chips, especificamente no caso de microprocessadores.

Mas, ela serve também para nos mostrar que existem limites para o que podemos fazer em termos de semicondutores. Existe um limite para a densidade de dispositivos únicos que podemos integrar num chip.

As observações dos especialistas já revelavam há algum tempo que talvez estejamos passando por uma nova transição tecnológica dada pela nanotecnologia.

Dispositivos cada vez menores se aproximam das dimensões de um átomo, e isso pode parecer que seja o limite.

Na realidade, não é um limite, mas sim uma transição. Começamos a penetrar no próprio átomo com a eletrônica quântica, mas antes chegaremos uma tecnologia intermediária que já está tomando conta dos noticiários que tratam das pesquisas em eletrônica bidimensional.

Todos os dispositivos eletrônicos que criamos até agora são baseados em estruturas tridimensionais. As válvulas, os transistores, os circuitos integrados são estruturas com comprimento, largura e altura. Isso significa que estes componentes ocupam um volume no espaço.

A ideia que começa a tomar corpo na eletrônica é a de componentes que tenham apenas duas dimensões.

Eles possuem comprimento e largura, mas não altura. Na realidade, a altura ou espessura existe, mas ela é o limite: a largura de apenas um átomo. É a menor espessura (ou altura) que um componente material pode ter.

É a tecnologia 2D (2 dimensões) que poderá ser implementada com a utilização de novos materiais como o grafeno (baseado no carbono) ou o borofano (baseado no borofeno que é uma estrutura com átomos de boro).

Estruturas hexagonais desses materiais com a espessura de apenas um átomo estão revelando propriedades elétricas espetaculares e já são aproveitadas em componentes experimentais e até mesmo alguns que já estão sendo usados comercialmente.

Propriedades semicondutoras permitem a construção de componentes com características elétricas até então impossíveis tais como transistores com velocidades espantosas ou capacidade de controlar correntes muito intensas.

Propriedades dielétricas permitem o seu uso de supercapacitores com capacitâncias gigantescas, substituindo baterias em aplicações como veículos elétricos e muito mais.

Estamos apenas começando a entender como essas estruturas bidimensionais se comportam e como podem ser usadas em novas tecnologias. Por enquanto, apenas uns poucos materiais estão sendo usados, mas certamente, com o tempo muitos outros além do boro e carbono estarão surgindo.

Todos os dias temos na mídia notícias anunciando novos componentes e novas utilizações, por enquanto, na maioria dois casos limitadas aos laboratórios.

Mas, logo chegará o tempo em que já teremos nas aplicações diárias, nas placas de nossos projetos componentes bidimensionais, com base em propriedades que nem sequer imaginávamos a poucos anos atrás.

 

Sugestão de leitura: Vem aí o Borofano, Eletrônica Quântica e outros.