Pastilha com os transistores usados para construir "Cedric", o primeiro computador de nanotubos de carbono. [Imagem: Norbert von der Groeben]
Redação do Site Inovação Tecnológica - 26/09/2013
Uma equipe de engenheiros da Universidade de Stanford criou um computador elementar usando unicamente transistores feitos de nanotubos de carbono.
Por muito tempo, os nanotubos de carbono ocuparam a posição de material mais promissor para a "tecnologia do futuro" - até o surgimento do grafeno, que é essencialmente um nanotubo desenrolado, ou vice-versa.
Mas trabalhar com materiais em escala atômica tem sido mais difícil do que se previa.
Por isso, o anúncio do desenvolvimento de um computador completo, ainda que primário, feito unicamente com transistores de nanotubos de carbono, causou surpresa no meio científico.
O trabalho tem antecedentes: o primeiro circuito integrado de nanotubos de carbono foi criado em 2011 por pesquisadores da Finlândia e do Japão. No ano passado, engenheiros da IBM construíram os primórdios de um processador também usando apenas nanotubos de carbono.
Microfotografia colorida artificialmente de uma seção do processador de nanotubos de carbono. [Imagem: Butch Colyear]
Domando os nanotubos
Há vários problemas no uso dos nanotubos de carbono para fabricar componentes eletrônicos: eles têm muitas imperfeições, não crescem no mesmo alinhamento e emergem do processo de fabricação em versões que podem ser semicondutoras ou metálicas.
Coube a Max Shulaker desenvolver técnicas para eliminar esses problemas.
Descartar os nanotubos metálicos não foi difícil: depois que todos os nanotubos foram crescidos em uma pastilha de quartzo, Shulaker aplicou uma corrente elétrica no chip. Toda a eletricidade se concentrou nos nanotubos metálicos, que ficaram tão quentes que vaporizaram em pequenas nuvens de dióxido de carbono.
Para eliminar os nanotubos desalinhados e os impuros, a equipe criou um algoritmo que mapeia um leiaute do circuito de forma a garantir que ele vai funcionar não importando se, ou onde, os nanotubos podem estar tortos - eles chamaram isto de "técnica imune a imperfeições".
O computador de nanotubos - aqui visto em meio ao seu complicado aparato de medição e interface - apesar de simples e lento, é um marco na demonstração de uma tecnologia diferente do silício. [Imagem: Norbert von der Groeben]
Computador de nanotubos de carbono
Nem tudo saiu com 100% de precisão, mas foi o suficiente para criar um computador básico com 178 transistores, um limite que foi imposto pelos equipamentos de fabricação de chips da universidade.
Os próprios transistores saíram enormes para o padrão da eletrônica de silício, medindo cerca de 8 micrômetros cada um.
O computador de nanotubos de carbono, batizado de Cedric, é muito simples, mas atende a todos os requisitos para ser considerado um computador.
Ele realiza tarefas como contagem - até 32 - e classificação de números. Ele também roda um "sistema operacional" básico que permite alternar entre o processo de contagem e de ordenação.
A demonstração mais significativa de seu potencial foi feita rodando 20 instruções da linguagem MIPS.
Foi o bastante para deixar os pesquisadores entusiasmados.
"Não se trata apenas de um computador de nanotubos de carbono. Trata-se de uma mudança de rumos que mostra que você pode construir algo real com nanotecnologias que nos levam além do silício e seus parentes," disse o professor Subhasish Mitra.
Entre os "parentes" citados pelo pesquisador, destacam-se os nanofios, com dimensões pouco maiores do que os nanotubos de carbono, mas compostos de outros materiais semicondutores - foi usando nanofios que se construiu o primeiro nanoprocessador programável.
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