Novos materiais quânticos prometem acelerar a eletrônica em 1000 vezes

Cientistas estão gradualmente descobrindo novos materiais quânticos com propriedades promissoras que prometem levar a avanços na microeletrônica. O caminho para isso está no aproveitamento dos fótons, as partículas mais rápidas do nosso universo. Novos trabalhos mostraram que é possível usar a luz para controlar o estado de condutividade dos elétrons em um desses materiais, o que poderia encontrar muitas aplicações, incluindo processadores incrivelmente rápidos para smartphones e computadores.

Fonte da imagem: Northeastern University

A descoberta foi feita por um grupo de cientistas americanos, que a relataram na revista Nature Physics. Eles utilizaram como base o material bidimensional 1T-TaS₂, da família dos dicalcogenetos de metais de transição (TMDC), composto por tântalo (Ta) e enxofre (S). Anteriormente, esse composto demonstrou a capacidade de alterar a condutividade eletrônica de um condutor para um isolante sob a influência da luz. Hoje, elementos semelhantes de chaves (transistores) para comutação de um estado aberto para um fechado e vice-versa consistem em diversos materiais, o que torna o processo de comutação do transistor condicionalmente multiestágio e relativamente lento.

Controlar um transistor de elemento único com fótons é o sonho máximo, e provavelmente a coisa mais rápida do mundo. Mas havia um problema. O material 1T-TaS₂ só demonstrou suas interessantes propriedades quânticas por alguns segundos, e somente quando resfriado criogenicamente. Uma equipe de cientistas liderada por pesquisadores da Universidade Northeastern se propôs a literalmente “temperar” o material e permitir que ele exibisse o efeito de comutação da condutividade eletrônica em temperaturas mais altas.

Em uma série de experimentos, cientistas demonstraram que, regulando a temperatura do material de uma determinada maneira, é possível preservar suas propriedades quânticas sem destruição em temperaturas “de valor prático”. O material também demonstrou estabilidade por meses, não segundos. A descoberta não levará ao surgimento dos processadores mais rápidos amanhã ou daqui a um ano, mas esta pesquisa aproximará o momento do surgimento de uma nova geração da eletrônica, quando os semicondutores clássicos sobreviverão completamente à esfera das soluções mais produtivas.