quinta-feira, 24 de março de 2011

Construído primeiro nanocircuito com funções lógicas e programáveis

Por Andreia Hisi
Via Com Ciência

No último mês, grupo de pesquisa liderado por Charles Lieber publicou artigo intitulado "Circuitos de Nanofios Programáveis para Nanoprocessadores" na revista Nature (470, 240-244) descrevendo a construção do primeiro nanocircuito integrado programável, formado por nanofios semicondutores de silício/germânio (leia notícia sobre a formação de nanofios semicondutores).


Nanofios semicondutores foram crescidos pela primeira vez na década de 1960, por Wagner e Ellis. Entretanto, a aplicação destes materiais em protótipos de dispositivos só aconteceu nos anos 2000 no laboratório de Lieber em Harvard.

O nanocircuito construído recentemente pelo grupo de Harvard contém 496 transistores (chaves lógicas) formados, por sua vez, de nanofios programáveis, chamados de NWFET (transistor por efeito de campo de nanofio programáveis). O estado de uma chave (se ela está aberta ou fechada) é determinado pelo sinal em uma de suas entradas. Assim, podemos usar o sinal de saída de uma chave como controle do estado da próxima, o que permite a realização de operações lógicas complexas, como somar e subtrair. A idéia é utilizar este conjunto de nanofios para a realização de operações lógicas, como em um computador comum. Ou seja, dado um sinal (“número”) de entrada, uma certa operação (predeterminada pela configuração) é realizada e resulta em um sinal de saída (“resultado”). A arquitetura proposta representa o primeiro exemplo de um sistema que integra dispositivos em nanoescala com funções lógicas e, principalmente, programável.

A possibilidade de programação permite a configuração do dispositivo para a realização de diversas funções, como a de uma calculadora. O número total de dispositivos do nanocircuito construído não é comparável à tecnologia de semicondutores comerciais – uma CPU moderna possui em média 2 bilhões de transistores, enquanto o nanocircuito apresenta apenas 496. Apesar disso, esse desenvolvimento inicial pode culminar, eventualmente, na construção de dispositivos reais em larga escala.

Realizar uma pesquisa como esta é muito desafiadora, principalmente por que se está trabalhando em escala “nano”, sendo um nanômetro é igual à bilhonésima parte de um metro Os desafios vencidos pelos pesquisadores para a construção do nanocircuto foram muitos. Nanofios não são crescidos em sua posição final no dispositivo, mas em outro substrato. Com isso, um problema fundamental foi como posicionar os nanofios de forma ordenada em suas posições finais. Essa realização, por si só, valeu uma publicação, há alguns anos, na Nano Letters (7, 773-777). O trabalho atual é resultado de uma sequência de desenvolvimentos iniciada em 2001, quando o grupo de Lieber publicou a construção do primeiro transistor utilizando nanofios individuais de silício, na Science (291, 851-853).

A construção desse nanocircuito abre os caminhos para a maior miniaturização de dispositivos. Além disso, dizem os pesquisadores, esses nanocircuitos podem ser ideais para atuar como controladores de nanodispositivos, como nanosensores ou mecanismos para tratamentos médicos.

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