domingo, 26 de abril de 2015

A descoberta do grafeno, material que promete revolucionar a nanoeletrônica

Das válvulas usadas em rádios aos chips comuns em computadores e outros dispositivos, os circuitos eletrônicos passaram por uma grande miniaturização nas últimas décadas. O próximo passo será provavelmente a era do grafeno (fotos: Wikimedia Commons)

Das válvulas a vácuo do início do século 20 aos chips atuais, a tecnologia passou dos circuitos eletrônicos nos quais praticamente todos os componentes estavam ao alcance da vista para os circuitos integrados, com milhares de transistores, em escala micrométrica e inacessíveis a olho nu. 

A comunidade científica está convencida de que essa tecnologia, baseada no silício, está se esgotando em termos da capacidade de miniaturização. O passo seguinte e a passagem para a nanoeletrônica, em que componentes são construídos em escala nanométrica, mil vezes menores do que os componentes da microeletrônica. 

Tudo indica que, nessa passagem de escala, quem vai dominar a tecnologia é o carbono, um elemento tão abundante na natureza quanto diverso em termos de propriedades físicas. Sua forma mais comum é o grafite, mas ele também aparece como diamante e até mesmo como material amorfo. Com a descoberta de novas formas de carbono – em especial o fulereno em 1985 e os nanotubos em 1991 –, o interesse pelas suas aplicações tecnológicas cresceu enormemente. 

O grafite, material de que vamos tratar aqui, é formado pelo empilhamento de planos atômicos, nos quais os átomos são arranjados em uma estrutura hexagonal similar à de um favo de mel. Desde 1987, esse plano atômico é denominado grafeno. Esse material tinha tudo para não chamar muito a atenção, mas agora se candidata a vedete da nanoeletrônica. Veio para desafiar o silício, destronar os nanotubos e violar teorias consagradas há mais de setenta anos. 

Considere o grafeno como se fosse uma folha de papel. Podemos imaginar que essa folha pode ser manipulada para formar uma bola (fulereno) ou um canudo (nanotubo). Se muitas dessas folhas forem empilhadas, teremos o grafite tridimensional. É por isso que os descobridores do grafeno acham-no o máximo. Eles o consideram o elemento básico da família do grafite.



O grafite, cuja estrutura em escala atômica é representada no detalhe no canto inferior esquerdo, é formado pelo empilhamento de planos nos quais os átomos são arranjados em uma estrutura hexagonal similar a favos de mel (imagens: Wikimedia Commons).

O problema é que ele é bidimensional, e em 1933, uma teoria elaborada por Lev Davidovic Landau (1908-1968), Nobel de Física de 1962, preconizara a inexistência de materiais em duas dimensões. Embora a ideia fosse útil nos estudos teóricos, esse tipo de material seria termodinamicamente instável.

Um processo facilmente imaginado para a obtenção do grafeno seria a clivagem do grafite por intermédio de procedimentos químicos como a introdução de compostos nos espaços entre os planos atômicos. No entanto, os resultados obtidos com diferentes procedimentos nas últimas décadas foram insatisfatórios.

O pulo do gato e o golpe de sorte 

Sem qualquer preocupação com esse tipo de problema, Andre Geim e seus colaboradores no Departamento de Física da Universidade de Manchester (Inglaterra) divertiam-se com um daqueles experimentos de “sexta-feira à noite”. Para relaxar, eles costumavam dedicar 10% do tempo para a realização de experimentos extravagantes, sem qualquer compromisso com a qualidade do resultado.

Corria o ano de 2002, e o trabalho sério que eles realizavam tinha a ver com propriedades magnéticas de materiais supercondutores. Decidiram investigar, no tal tempo livre, o uso do grafite como material em dispositivos eletrônicos, algo que ninguém havia tentado. Eles teriam que preparar um filme fino de grafite, mas não tinham idéia de como fazê-lo.

Por coincidência, eles tomaram conhecimento de um procedimento muito usado para limpar superfícies de grafite para análise em microscópio de tunelamento. A limpeza era simplesmente feita com fitas adesivas. Era o famoso “método da fita Scotch”. Gruda-se a fita na superfície e puxa-se. Repetindo-se a operação várias vezes, o resultado é uma superfície limpinha.

O pulo do gato foi usar esse método: o que fica na fita deve ser um filme fino de grafite. O golpe de sorte veio em seguida. O grafeno é um material muito difícil de ser observado. Só pode ser visto se depositado em determinado substrato. Geim e seus colaboradores não sabiam que a fita continha o grafeno, nem que ele só podia ser visto se depositado em silício oxidado, o tal substrato. Ocorre que o único material que eles tinham no laboratório para depositar o “filme de grafite” era justamente silício oxidado! E foi assim que, entre 2002 e 2003, o grafeno foi isolado e observado pela primeira vez. 

Propriedades peculiares

Os carros que se movem nos dois sentidos opostos de uma autoestrada e o espaço que separa as duas pistas são uma boa metáfora para explicar a condução elétrica nos materiais semicondutores (foto: Žan Kafol).

Podemos apelar para uma metáfora para explicar as propriedades elétricas do grafeno. Veja a figura acima. Trata-se da fotografia noturna de uma autoestrada. Os traços brancos representam os carros movimentando-se no sentido para fora da imagem, enquanto os traços vermelhos representam os carros movimentando-se no sentido contrário. Entre as duas pistas de rolamento há um espaço onde os carros não podem transitar, de modo que os carros que se movimentam num sentido não podem ir para pista do sentido contrário. 

Nos materiais semicondutores, há um fenômeno parecido: a condução elétrica pode vir do movimento de elétrons livres num sentido ou de lacunas no sentido contrário. Não se preocupe se você não entende o que seja uma lacuna; é um conceito complexo, mas é suficiente ter em mente que essa entidade se comporta como uma partícula positiva. É por isso que ela se movimenta no sentido contrário ao do elétron.

Vamos adiante com a metáfora. Nos semicondutores, elétrons e lacunas movimentam-se em “pistas” diferentes, denominadas banda de condução (para os elétrons) e de valência (para as lacunas). Também na “autoestrada” atômica há um espaço entre as pistas para impedir a passagem de elétrons e lacunas de um lado para o outro. Esse espaço é conhecido como “banda proibida”.

Todos os materiais têm elétrons na banda de valência, mas só os condutores têm elétrons livres em ambas as bandas – por isso são condutores. Normalmente os semicondutores não têm elétrons livres na banda de condução, mas, dependendo das condições físicas (temperatura, campo elétrico externo etc.), elétrons na banda de valência podem saltar para a banda de condução e produzir corrente elétrica nos semicondutores. Uma das principais características de um semicondutor, determinante para sua facilidade de conduzir eletricidade, é a largura da banda proibida. Um dos processos tecnológicos mais importantes refere-se à manipulação dos materiais para alterar essa largura.

O que diferencia o grafeno de todos os materiais descobertos até o momento é que ele tanto pode ser considerado semicondutor como condutor. Mas por quê? Pelo fato de, em alguns pontos, a banda proibida ter largura nula. Ou seja, a banda de condução tangencia a de valência.

Além dessa propriedade única, no grafeno os elétrons movimentam-se com velocidades extraordinariamente altas e podem executar movimento balístico ao longo de uma distância muito grande, comparada com os materiais semicondutores usuais, como o silício. O termo movimento balístico refere-se ao movimento que não apresenta desvio em consequência de choques com outros elétrons. São essas propriedades que fazem do grafeno um candidato tão promissor para o desenvolvimento de dispositivos nanoeletrônicos.

É claro que a potencialidade para aplicações tecnológicas é um apelo forte, mas é provável que o principal interesse despertado pelo grafeno na comunidade científica tenha sido o fato de que, pela primeira vez, um material possibilitou a conexão entre física da matéria condensada, física de partículas e eletrodinâmica quântica. É uma história fascinante, mas longa demais para ser contada aqui.

No balcão da loja 

Mas, afinal, já temos algum produto comercial feito com grafeno? Calma, ainda não. Na opinião de Andre Geim, o descobridor desse material, microprocessadores de grafeno só deverão aparecer daqui a quinze anos. No entanto, existem muitas possibilidades de sua utilização em produtos comerciais.

Telas para TV de LCD e plasma, sensores para gases, células fotovoltaicas, baterias e células para armazenamento de hidrogênio são alguns dos artefatos que poderão ser fabricados com grafeno dentro de pouco tempo. Grandes corporações como HP, IBM e Intel já estão orientando suas atividades e financiando projetos de pesquisa para a fabricação de transistores à base do novo material.

Uma grande vantagem do grafeno em relação a seus “irmãos”, os nanotubos, é que ele pode ser manipulado com a mesma tecnologia atualmente utilizada para o silício. No final de 2008 a IBM anunciou a construção de um transistor de grafeno que opera na freqüência de 26 gigahertz, uma façanha extraordinária. Eles acreditam que poderão chegar à escala do terahertz. É o caminho para processadores com velocidades inimagináveis. 


Carlos Alberto dos Santos 
Professor aposentado pelo Instituto de Física 
da Universidade Federal do Rio Grande do Sul 

terça-feira, 21 de abril de 2015

As modernas televisões OLED com telas curvadas

Tudo indica que as telas planas continuam a ser o padrão a reinar soberano no mundo dos televisores.

Mas a coisa muda de figura quando falamos de televisões com tecnologia OLED. Ou pelo menos essa foi a tendência que observamos nos recentes lançamentos de alguns modelos de televisão da LG e da Samsung.

Existe alguma razão técnica que exija que as televisões em OLED tenham a forma curva?

Não. Elas são curvas porque podem ser. Porque a tecnologia permite, simples assim. Outra razão que explica essa tendência é justamente a de criar um ponto de diferenciação entre as novas tvs OLED e as “antigas” tvs de LED e plasma.
Samsung S9C: telas em curva se diferenciam das já tradicionais telas planas e parecem “mais modernas”
Confira este vídeo da LG sobre o lançamento da televisão LG 55EA9800, a primeira tv OLED com tela curva do mercado. Você vai poder entender melhor toda a filosofia conceitual por trás das telas curvas:

CERN: Maior laboratório de física do mundo completa 60 anos acelerando partículas

Nos arredores de Genebra, na fronteira entre a Suíça e a França, uma enorme construção em forma de globo chama a atenção até mesmo do viajante mais desavisado. Com uma área de 200 hectares, equivalente a cerca de dez estádios do Maracanã, o CERN (Organização Europeia para Pesquisa Nuclear) é o maior laboratório de física do mundo. Talvez você nunca tenha ouvido falar nessa organização, uma joint-venture formada por 21 países-membros, mas, para ler esta reportagem, está fazendo uso de um dos projetos desenvolvidos por lá: a internet.


Com 60 anos de história, o CERN ficou em evidência nos últimos anos depois da confirmação da existência do Bóson de Higgs, ou “Partícula de Deus”, ocorrida em julho de 2012. A descoberta, considerada a peça que faltava na atual teoria da física de partículas, foi feita no maior experimento do laboratório, o acelerador de partículas LHC (Grande Colisor de Hádrons, na sigla em inglês).

Construído com investimento de R$ 15 bilhões, o LHC é um túnel circular de 27 quilômetros de comprimento e tem quatro detectores de partículas principais (Atlas, Alice, CMS e LHCb). “No LHC, as partículas são submetidas a experiências com as mais extremas energias e densidades que podem ser criadas dentro de um laboratório. São densidades comparáveis às registradas alguns microssegundos após o Big Bang. É difícil dizer de onde sairá a próxima grande descoberta, mas a história recente tem nos mostrado que as maiores potencialidades de descoberta se dão quando forçamos os limites da energia. É por isso que o CERN dá tanta atenção ao LHC, onde encontramos o Bóson de Higgs usando apenas um terço da capacidade de armazenamento de dados”, afirma Urs Wiedeman, físico teórico sênior do CERN.


O LHC voltou a operar em março de 2015, depois de dois anos em manutenção para poder desenvolver novas pesquisas com maior energia nominal. “O trabalho no LHC está apenas em seu início e planos realistas indicam que poderemos explorar essa máquina por mais 15 ou 20 anos, com o objetivo de entender melhor como a massa é dada à matéria que nós vemos, compreendendo porque há mais matéria do que antimatéria no universo”, acrescenta Wiedeman.

Apesar de o CERN concentrar seus estudos nas menores partículas existentes na natureza, o que pode ser considerado como distante do cotidiano da maioria das pessoas, o laboratório teve atuação decisiva no desenvolvimento da internet. Em 20 de dezembro de 1990, o britânico Tim Berners-Lee estabeleceu os conceitos básicos da web: a URL, o http e o html. Na mesma data, o físico colocou no ar o primeiro site da história (Info.cern.ch).

Tentando aproximar o cidadão comum da ciência, o CERN realiza anualmente dezenas de projetos e exposições. Em 2013, o laboratório recebeu mais de 90 mil visitantes de 63 países, além da participação de milhares de professores de física de 21 países em cursos com duração de uma semana.


O Brasil, que aguarda desde 2013 a aprovação do Congresso Nacional para se tornar membro-associado do CERN, tem mais de cem pesquisadores no laboratório europeu. “A ciência atualmente é muito mais uma atividade de grupo, realizada de forma colaborativa e compartilhada, do que ideias brilhantes de indivíduos isolados pelo mundo”, analisa o pesquisador Bruno Lenzi.

Estrutura horizontal

Em seus 60 anos de existência, o CERN já recebeu mais de 11 mil cientistas de 113 países. Pesquisador da joint-venture internacional há 20 anos, Marumi Kado, coordenador do Atlas, um dos principais detectores de partículas do LHC, lembra que a diversidade cultural o estimulou a continuar no laboratório. “Quando eu cheguei ao CERN, achei impressionante essa diversidade de pessoas, com diferentes culturas vindas de todo o mundo. Esse aspecto com certeza foi um incentivo a continuar aqui, pesquisando a física de partículas.” 


Para a italiana Valentina Gori, o trabalho com pesquisadores de diferentes nacionalidades também facilita o intercâmbio de informações, o que, consequentemente, acelera a realização de novas descobertas. “Você sente que está no centro onde tudo acontece, fica sabendo rapidamente de qualquer avanço científico e consegue conversar e trocar informações com os melhores físicos do mundo. É muito estimulante”, argumenta.


A diversidade cultural do CERN é acompanhada por uma estrutura e horizontal, na qual os pesquisadores desenvolvem seus estudos de maneira independente, sem a pressão de um chefe direto.


“Diferentemente da universidade, onde você tem um professor e vários estudantes pesquisadores, a estrutura hierárquica aqui é bastante flexível. Mesmo os pesquisadores iniciantes ou intercambistas têm independência para conduzir seus trabalhos. Consideramos essa liberdade muito importante, porque ela que nos levará às ideias que depois serão testadas aqui”, afirma Wiedeman.
Equilíbrio entre gêneros

O CERN também tem buscado implementar uma série de medidas para incentivar a entrada de pesquisadoras no laboratório e, com isso, equilibrar o número de homens e mulheres em seu quadro de funcionários. De 1996 até 2012, o instituto conseguiu fazer no setor administrativo subisse de 18% para 51%.


Entre os físicos, o índice também tem crescido, mas ainda segue desproporcional. Em 2012, as pesquisadoras ainda representavam apenas 10% dos físicos no laboratório, número cinco vezes maior que o registrado em 1996.

sexta-feira, 17 de abril de 2015

Fonte chaveada x Fonte linear - vantagem e desvantagem



Atualmente existem no mercado dois tipos de fontes de alimentação principal (AC/DC) : Fonte chaveada e a fonte linear.  Vou colocar aqui as principais diferenças entre as duas fontes.

Tamanho e peso. Fontes de alimentação linear utilizam um transformador operando na frequência de 50/60 Hz e filtros de linha. Esses componentes são maiores e mais pesados que os correspondentes ao de uma fonte chaveada, que opera em alta frequências.

Eficiência energética. Fontes lineares regulam sua tensão de saída criando uma tensão mais alta que a necessária e então reduzindo-a, convertendo parte dessa energia elétrica em calor. Essa perda é numa parte necessária para o funcionamento do circuito e não pode ser eliminada para melhoria do projeto. Fontes chaveadas não criam tensões maiores que a necessária e apenas pequenas quantidades de energia são dissipadas.

Potência dissipada. Esta é determinada pele eficiência supracitada. Fontes lineares produzem muito mais calor do que as chaveadas.

Complexidade. Fontes lineares são simples o suficiente para serem projetadas por iniciantes. Fontes chaveadas são complicadas, difícil de projetá-las, e o grande número de componentes faz com que seja mais cara para montá-la e para repará-la.

Nível de ruído. Existe o chaveamento da corrente em fontes chaveadas que contêm energia em altas frequências ao contrário das fontes lineares. Isto é devido ao seu oscilador interno operando em torno de 60 kHz. Essa energia em alta frequência, na faixa de RF (rádio frequência), facilmente irradia indução eletromagnética aos equipamentos próximos, ou como as ondas de rádio em longas distâncias, causam interferência. Por isso, deve-se tomar cuidado para eliminar essa energia na fonte através de filtros e um bom projeto eletrônico, e/ou contê-las através de blindagem.Existe também o problema do ruído sonoro, já que por questões de tamanho fontes chaveadas costumam usar ventoinhas e ventiladores para resfriar os dissipadores de calor, que seriam bem maiores se assim não o fossem ( obs: um outro tipo de ruído é o som do chaveamento de alta frequência da fonte, fora da faixa audível humana, e que normalmente não incomoda).

Fator de potência. Se a corrente utilizada por uma carga, tal como uma fonte chaveada, retirada de uma fonte CA não for senoidal e/ou fora de fase com forma de onda da rede, então o fator de potência será menor que o unitário, diminuindo a eficiência e a capacidade da linha de transmissão consideravelmente. As mais simples e mais comuns fontes chaveadas possuem fator de potência em torno de 0,6 , e seu uso crescente em microcomputadores e lâmpadas fluorescentes compactas apresenta um problema em ascensão (seu uso também esta presente em todos os aparelhos de televisão dos últimos quinze anos e nos novos aparelhos de LCD). Os circuitos de correção de fator de potência podem reduzir este problema, sendo obrigados por  normas em certos países.


Risco de choque elétrico. Uma fonte chaveada simples trabalha em seus circuitos de entrada diretamente ligada a rede elétrica sem isolação, diferente de uma fonte linear que usa um transformador logo na entrada da rede elétrica (transformador isolador), com menor risco de choque. Por isso o perigo para quem repara ou eventuais curiosos que retiram a tampa das fontes. Choques, mesmos pequenos, podem ser perigosos a vida. Observe que alguns tipos de fontes chaveada mantém a carga em seus capacitores, mesmo depois de desligadas da rede elétrica, ou seja; você pode levar um choque, algo que gira em torno de 300 volts.

Bateria de aluminio recarrega em 1 minuto

Rápida e durável

Pesquisadores das universidades de Stanford e Taiwan criaram uma bateria de alumínio que recarrega rapidamente, é muito segura e poderia ser fabricada a baixo custo.

O protótipo recarrega completamente em apenas um minuto e suportou 7.500 ciclos de carga e recarga sem degradação - para comparação, uma bateria de lítio tem durabilidade prevista de 1.000 ciclos.

"Nós desenvolvemos uma bateria recarregável de alumínio que pode substituir os atuais dispositivos de armazenamento, tanto as baterias alcalinas, que são ruins para o meio ambiente, quanto as baterias de íons de lítio, que ocasionalmente explodem em chamas," disse o professor Hongjie Dai.

Para demonstrar a segurança da nova bateria, Dai furou o protótipo enquanto ele era usado, e ele não pegou fogo.

Bateria de alumínio

O alumínio é um material interessante para baterias porque é relativamente barato - é mais barato do que o lítio - e tem potencial para armazenar uma grande quantidade de carga.
Mas ninguém até hoje conseguiu viabilizar uma bateria de alumínio que produzisse uma tensão suficiente e fosse durável.

A solução encontrada pela equipe integra um eletrodo negativo de alumínio com um eletrodo positivo de um tipo especial de grafite. Os dois são mergulhados em um eletrólito de líquido iônico no interior de um invólucro recoberto por polímero.
"O eletrólito é basicamente um sal que é líquido a temperatura ambiente, de forma que ele é muito seguro," disse Ming Gong, principal criador da bateria ao lado do seu colega Meng-Chang Lin.

Desafios a vencer
 
Mas nem tudo está pronto para que as baterias de alumínio cheguem às prateleiras.
Apesar de muito durável e de conservar a tensão gerada ao longo de milhares de ciclos de carga e descarga, o protótipo gera uma tensão baixa, cerca de metade da gerada por uma bateria de lítio. Os esforços da equipe irão se concentrar agora nesse aspecto.

Além disso, a "injeção" dos íons de alumínio entre as camadas de grafite faz o material se expandir, contraindo-se quando a energia é consumida. Por isso a equipe escolheu um invólucro flexível, mas será um desafio compatibilizar essa "bateria pulsante" com os invólucros rígidos dos aparelhos eletrônicos.

"Fora isso, a nossa bateria tem tudo o mais que você poderia sonhar em uma bateria: eletrodos de baixo custo, boa segurança, carregamento de alta velocidade, flexibilidade e ciclo de vida longo. Eu a vejo como uma nova bateria em seus primeiros dias. É muito emocionante," disse o professor Dai.

Bibliografia:
An ultrafast rechargeable aluminium-ion battery
Meng-Chang Lin, Ming Gong, Bingan Lu, Yingpeng Wu, Di-Yan Wang, Mingyun Guan, Michael Angell, Changxin Chen, Jiang Yang, Bing-Joe Hwang, Hongjie Dai
Nature Physics
Vol.: Published online
DOI: 10.1038/nature14340

terça-feira, 14 de abril de 2015

MultiSIM BLUE agora disponível


A Mouser electronics esta disponibilizando em seu site www.mouser.com a poderosa ferramenta de projeto de circuitos e projeto de placas totalmente integrada MultiSIM BLUE. Ela permite que você crie o esquema, simule, faça o layout da placa, BOM (Bill of Material – Lista de Materiais) e compre tudo numa ferramenta poderosa e única. E melhor, a cadeia inteira que compõe a ferramenta é totalmente integrada.

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segunda-feira, 13 de abril de 2015

Cursos on-line gratuitos das melhores universidades.


Veduca é uma plataforma gratuita que oferece videoaulas da UNESP, Unicamp e USP, além de conteúdo traduzido para o português de universidades estrangeiras, como Stanford, MIT, Columbia, Michigan e Harvard. O site também oferece uma integração de notícias atuais e com os vídeos, estabelecendo uma conexão de conteúdo com conhecimentos gerais.

Veja o vídeo que explica o veduca:



domingo, 12 de abril de 2015

Dica quente.


Quem precisar adquirir um livro e está com a grana curta, indico que consulte primeiro o site www.estantevirtual.com.br antes de desistir da compra. A Estante Virtual é um portal brasileiro de comércio eletrônico que reúne o maior acervo de sebos e livreiros do Brasil. Através de um sistema de busca próprio, o portal oferece aos leitores acesso a mais de 11 milhões de livros seminovos e usados (números de março de 2013), além de raros e esgotados a preços em média mais baratos que as livrarias convencionais, o portal afirma ter economia média de 52% de desconto em relação às livrarias. A Estante possui cerca de 1,7 milhão de leitores cadastrados e vende 8 mil livros por dia (1 livro comprado a cada 5 segundos).



Vale a pena conferir.

Novo tipo de transístor altera estado da matéria.

Capacidade amplificada
A terceira idade do transístor - ele acaba de completar 65 anos de idade - promete ser qualquer coisa, menos monótona.
Logo depois do surgimento do promissor transistor a vácuo, agora acaba de ser inventado um novo tipo de transístor que permite realizar mudanças no estado da matéria usando correntes elétricas.
Cientistas do laboratório Riken, no Japão, criaram um componente que usa a acumulação eletrostática de cargas sobre a superfície de um material para desencadear uma alteração do seu estado físico.
O material muda completamente, passando de isolante para metálico. E não se trata apenas de uma transição de estados eletrônicos - o material sofre uma mudança em sua estrutura cristalina.
Transístor de Mott
O novo componente já era previsto teoricamente e vinha sendo buscado avidamente pelos cientistas pelo seu potencial de dar maior velocidade e diminuir o consumo de energia dos circuitos eletrônicos.
Ele é chamado de transístor de Mott porque se baseia em um material chamado isolador de Mott - em homenagem ao físico britânico Neville Mott -, um tipo de material que pode passar de condutor elétrico a isolante mediante um rearranjo de seus elétrons.
Inúmeros pesquisadores tentaram construir esses transistores inovadores antes, mas nunca ninguém havia conseguido produzir as correntes necessárias para forçar a transição de fase do isolante de Mott.
Transição de fase
Masaki Nakano e seus colegas resolveram o problema adicionando uma gota de líquido iônico sobre o isolante de Mott - eles usaram dióxido de vanádio.
Quando uma pequena tensão foi aplicada ao líquido iônico, isto gerou um enorme campo elétrico na superfície do isolante de Mott, induzindo-o a mudar de estado.
Melhor do que isso, a transição de fase não aconteceu apenas na superfície do material, mas em todo o seu volume, literalmente transformando todo o bloco de dióxido de vanádio de isolante em metálico e vice-versa.
Embora esse fenômeno de mudança de fase não seja totalmente compreendido, os pesquisadores japoneses descobriram que não se trata apenas de uma mudança de fase eletrônica.
Usando radiação síncrotron, eles verificaram que o dióxido de vanádio sofre uma mudança na sua estrutura cristalina, passando de uma rede monoclínica para uma tetragonal.
Torneira que não pinga
O funcionamento de um transistor pode ser entendido como uma chave, na qual a tensão aplicada a um dos seus eletrodos controla o nível de corrente que flui pelos outros dois eletrodos - a aplicação da tensão naquele primeiro eletrodo liga e desliga a corrente que passa pelos outros dois.
A eficiência do transístor é medida pela comparação entre a corrente que ele deixa passar no estado ligado e a corrente que "vaza" indesejadamente no estado desligado.
Um transístor de mudança de fase pode ser muito mais eficiente do que os transistores atuais, nos quais ocorre apenas uma alteração momentânea na resistência elétrica do material semicondutor, na medida que ele será melhor na fase de condução elétrica por ser um metal, e mais radical na fase de retenção da corrente, por ser um isolante.
Aplicações
Essa descoberta, e a imediata exploração do efeito em um transístor, leva o componente eletrônico sexagenário a uma nova fase da vida, com um horizonte de aplicações ainda mais amplo - além do aumento da eficiência nas aplicações já conhecidas.
E, se o efeito pode ser usado para mudar a fase de um material de isolante para metálico, a descoberta abre novas possibilidades de controlar o estado da matéria de outros materiais.

Bibliografia:

Collective bulk carrier delocalization driven by electrostatic surface charge accumulation
M. Nakano, K. Shibuya, D. Okuyama, T. Hatano, S. Ono, M. Kawasaki, Y. Iwasa, Y. Tokura
Nature
Vol.: 487, 459-462
DOI: 10.1038/nature11296