Evolução dos nanomateriais dão um passo a mais para miniaturização de chips

Pesquisadores que estudam o comportamento de materiais em nanoescala, no Departamento de Oak Ridge National Laboratory de Energia, descobriram um comportamento notável que poderia ser um passo largo para os microprocessadores além dos chips de silício de hoje.

O estudo, destacado na capa da Advanced Electronic Materials, mostra que um material de cristal único de óxido complexo, quando confinado à micro e a nanoescala, pode agir como um circuito elétrico multi-componente. Este comportamento resulta de uma característica não muito comum de determinados óxidos complexos chamada de separação de fases, em que pequenas regiões do material exibem diferentes propriedades eletrônicas e magnéticas.

Isso significa que regiões individuais em materiais de óxido complexo (em nanoescala) podem se comportar como elementos de circuito auto-organizados, que poderiam suportar novos tipos de arquitetura de computadores multifuncionais ."Dentro de uma única peça do material, coexistem diferentes comportamentos magnéticos e/ou eletrônicos", disse ORNL Zac Ward, autor correspondente do estudo. "O interessante neste estudo foi que nós achamos que podemos usar essas fases para atuarem como elementos do circuito. O fato de que é possível também mover esses elementos, oferece uma oportunidade intrigante de criar circuitos regraváveis em materiais."

Como as fases respondem tanto aos campos magnéticos como elétricos, o material pode ser controlado de várias maneiras, o que cria a possibilidade de novos tipos de chips de computador. "É uma nova forma de pensar sobre a eletrônica, onde você não só tem campos elétricos desligando e ligando ", disse Ward. "Não vai por força bruta. Você está olhando para abordagens completamente diferentes em relação arquiteturas multifuncionais onde a integração de múltiplos estímulos externos pode ser feita em um único material." Ou seja, sistemas que precisam de determinados componentes para realizar sua função, terão esse trabalho feito por um único material, logo, mais um passo para miniaturização de circuitos e de tudo que eles compõem.

Como a indústria da computação quer mover-se além dos limites dos chips de silício, o experimento mostra que os materiais de fase separadas poderiam ser uma forma para além da abordagem tradicional de "um chip único para todos". Ao contrário de um chip que executa apenas uma função, um chip multifuncional pode lidar com várias entradas e saídas, que são adaptadas às necessidades de uma aplicação específica.

"Normalmente, você precisa vincular vários componentes diferentes juntos em uma placa de computador caso queira acessar múltiplos sentidos externos", disse Ward. "Uma grande diferença no nosso trabalho é a demostração de certos materiais complexos, que já possuem estes componentes embutidos, possam reduzir os requisitos de tamanho e aumento de capacidade." Os pesquisadores demonstraram sua abordagem em um material chamado LPCMO, mas Ward observa que outros materiais com fases separadas tem diferentes propriedades que os engenheiros poderiam buscar explorar.

"Este material visa aumentar o desempenho através do desenvolvimento de hardware em torno de aplicações especificas", disse ele. "Isto significa que os materiais e arquiteturas de supercomputadores, desktops e smartphones, cada uma tem necessidades muito diferentes, com esta abordagem não seríamos mais obrigados a seguir um tipo de chip". O estudo foi publicado como "Respostas multimodais de Circuitos auto-organizados em Materiais eletronicamente separados em fase ." Os co-autores são Andreas Herklotz, Hangwen Guo, Anthony Wong, Ho Nyung Lee, Philip cremalheira e Thomas (Zac) Ward.

Fonte: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aelm.201600189/abstract;jsessionid=400A9C2526A42D887561A97F15827088.f04t03

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