Electrónica de carbono

Uma observação do fundador da Intel, Gordon Moore, que constatou que a cada 2 anos a capacidade de processamento dos computadores duplicava, foi transformada na lei de Moore - segundo a qual o número de transistores num chip duplica ao fim desse tempo aproximadamente. Mas esta lei empírica está a atingir o seu limite no que respeita aos chips de silício. Na realidade, o silício perde estabilidade na escala nano e estamos quase nos limites da miniaturização possível com este semi-condutor.

Nos últimos anos uma nova electrónica baseada em carbono e não em silício tem-se revelado muito promissora, nomeadamente no campo da nanoelectrónica. A nova electrónica orgânica começou essencialmente por ser electrónica de plástico, por exemplo, a subjacente aos PLEDS (díodos emissores de luz de polímeros). A grande revolução deu-se em Outubro de 2004 quando a equipa de André Geim, do Centro de Nanotecnologia da Universidade de Manchester, apresentou ao mundo o grafeno nas páginas da revista Science.

O grafeno, uma «folha» de grafite com apenas um átomo de espessura, foi utilizado para construir um transistor de efeito de campo (FET) ambipolar totalmente funcional à temperatura ambiente (embora com alguns problemas) demonstrando as aplicações potenciais deste novo material. Esta forma de carbono bidimensional tem gerado um interesse enorme na comunidade científica devido às suas propriedades eléctricas únicas - que partilha com as apresentadas por carbono unidimensional (ou seja, folhas de grafeno enroladas na forma de nanotubos). A utilização de nanotubos em electrónica é complicada por dificuldades tecnológicas que os grafenos não apresentam já que é possível produzir componentes electrónicos de grafeno por litografia, a tecnologia utilizada na fabricação de chips de silício.

O problema é que a substituição do silício pelas folhas de grafeno não é assim tão simples já que os chips de silício são feitos a partir de monocristais de silício - as wafers - com vários centímetros de diâmetro. E os maiores cristais únicos de grafeno que os cientistas conseguem produzir mal passam dos dois milímetros.

O problema foi recentemente ultrapassado em Princeton pela equipa de Stephen Chou. No número de Dezembro da revista Nano Letters os cientistas mostram no artigo «Graphene Transistors Fabricated via Transfer-Printing In Device Active-Areas on Large Wafer» que não é necessário um monocristal de grafeno do mesmo tamanho que os wafers de silício actuais. Basta depositar, ou antes, carimbar, pequenos cristais de grafeno nas áreas activas do chip. Para fabricar o seu protótipo de um circuito integrado de grafeno, usaram uma espécie de carimbo recoberto com um material que pressionado contra grafite (basicamente folhas de grafeno ligadas por forças intermoleculares) permite arrancar cristais de grafeno com as dimensões adequadas que depois são transferidas para o circuito. Construindo diferentes carimbos é possível depositar cristais com as dimensões e formas pretendidas.

A nova tecnologia poderá ter aplicações quase imediatas em circuitos electrónicos de radiofrequência - como telemóveis e equipamentos de rede sem fios - onde se exige alta potência de saída. Diria que dentro de poucos anos teremos telemóveis com chips orgânicos que permitirão mais funcionalidades mas especialmente serão mais económicos no consumo de energia.