Flexotrónica – Uma maneira de fazer eletrónica usando apenas dois materiais



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Esta é uma técnica que permite girar com precisão as camadas de materiais mono-atómicas.
Imagem: Philip Krantz/Krantz NanoArt

Flexotrónica


Surgiu mais uma tecnologia candidata a rejuvenescer a cada vez mais desacreditada Lei de Moore.
Rebeca Palau, da Universidade de Colúmbia, nos EUA, batizou a sua invenção de "flexotrónica" (twistronic)
Poderia ser "girotrónica", mas este termo tem sido usado para traduzir o nome de outra tecnologia emergente, a spintrónica.

Além de tirar proveito das surpreendentes propriedades eletrónicas, magnéticas, ópticas e mecânicas dos materiais bidimensionais (molibdenita, grafeno e outros) os componentes da flexotrónica podem ter as suas características ajustadas simplesmente mudando o ângulo entre duas diferentes camadas mono atómicas depositadas uma sobre a outra.

Isto significa que pode ser possível construir circuitos eletrónicos inteiros usando apenas dois materiais, que serão ajustados para desempenhar o papel dos diversos componentes usados hoje.

"Este processo de montagem mecânica permite-nos misturar e combinar diferentes cristais para construir materiais inteiramente novos, muitas vezes com propriedades fundamentalmente diferentes das camadas constituintes.
Com centenas de materiais 2-D disponíveis, as possibilidades de projecto são enormes," disse o professor James Hone.

Alinhamento rotacional


Estudos recentes mostraram que o alinhamento rotacional entre as camadas desempenha um papel crítico na determinação das propriedades, que emergem quando os materiais são combinados.
Por exemplo, quando o grafeno, que é condutor, é colocado sobre uma camada de nitreto de boro, que é isolante, e ambos com as redes cristalinas perfeitamente alinhadas, o grafeno desenvolve um intervalo de banda.
A falta desta "bandgap" é um dos poucos defeitos do grafeno, que impedem o seu uso directo na eletrónica.

Em março passado, pesquisadores do MIT relataram a descoberta inovadora de que duas camadas empilhadas de grafeno podem apresentar propriedades exóticas, incluindo a super condutividade, quando o ângulo de torção entre elas é definido em 1,1 graus, chamado de "ângulo mágico".

O grande problema é ajustar estes ângulos, tornando este num processo árduo, quando se está lidando com materiais com apenas uma camada atómica de espessura.

Foi justamente aí que Rebeca e seus colegas avançaram.
Eles criaram uma técnica, que permite girar os dois materiais com precisão, uma vez que os resultados são muito diferentes com cada ângulo de inclinação entre as redes cristalinas dos dois materiais, que estão sendo empilhados.


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Eis o esquema do dispositivo criado pela equipa, onde o material na parte de cima (Top BN) é girado com precisão usando a ponta de um microscópio de força atómica.
Imagem: Rebeca Ribeiro Palau

Do ponto de vista tecnológico, a capacidade de ajustar as propriedades de um material em camadas, variando apenas o ângulo de torção, abre a possibilidade de usar um único material para executar uma variedade de funções.

Por exemplo, os circuitos eletrónicos são construídos com um número finito de componentes, incluindo condutores metálicos, isoladores, semicondutores e materiais magnéticos.
Este processo requer a integração de uma variedade de materiais diferentes e representa um desafio significativo de engenharia.

Em contraste, um único material, que possa ser "torcido" localmente para assumir a funcionalidade de cada um desses componentes pode permitir novas oportunidades significativas de computação e processamento.

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