Cientistas descobrem material semicondutor mais rápido e eficiente que o silício
Cientistas descobriram que um material “superatômico” é o semicondutor mais rápido e eficiente já encontrado. Usando um mecanismo de “lebre e tartaruga”, o novo material pode transportar energia muito mais rápido do que o silício. Os semicondutores são à base de dispositivos eletrônicos e o silício é o líder nessa área.
Agora, pesquisadores da Universidade de Columbia descobriram novo material semicondutor que parece superar os demais. Conhecido como Re6Se8Cl2, o material é mistura de rênio, selênio e cloro, cujos átomos se agrupam e se comportam como único átomo – um “superátomo”. É isso que lhe confere a velocidade.
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Re6Se8Cl2
Em qualquer material, a estrutura atômica emite pequenas vibrações que se propagam como partículas quânticas chamadas de fônons, que podem dispersar partículas transportadoras de energia, como elétrons ou excítons;Essa energia é rapidamente perdida como calor e controlá-la é desafio constante no design de chips e sistemas eletrônicos;Mas, segundo o New Atlas, o Re6Se8Cl2 tem um truque na manga: seus excítons não se dispersam quando atingidos pelos fônons, mas se ligam a eles, criando outra forma de quasipartícula chamada de excíton polarônico acústico;Essa forma ainda pode carregar energia, mas se movimenta mais lentamente do que os excítons regulares – e, contraditoriamente, isso resulta em velocidades mais altas do que no silício.
Avanço científico
A equipe compara essa descoberta com a antiga fábula da lebre e da tartaruga. Os elétrons podem se movimentar rapidamente no silício, mas tendem a saltar para todos os lados, o que não é o caminho de viagem mais eficiente.
Os polarons do Re6Se8Cl2, por outro lado, são mais lentos e não são afetados pelos demais fônons, então, eles se movem mais distante e consistentemente ao longo do tempo. Na verdade, a equipe descobriu que os polarons do Re6Se8Cl2 se movem cerca de duas vezes mais rápido do que os elétrons no silício.
Futuro promissor para dispositivos eletrônicos
Considerando que eles podem ser controlados por luz em vez de eletricidade, a equipe estima que dispositivos eletrônicos teoricamente feitos com esse material podem acabar sendo seis ordens de magnitude mais rápidos do que os existentes atualmente.
Infelizmente, não espere processadores ultra-rápidos usando esse material em seu computador em um futuro próximo – a equipe diz que é improvável que essa combinação específica chegue ao mercado. O rênio é muito raro e caro para bens de consumo. Mas, tendo provado o conceito, os pesquisadores acreditam que materiais semelhantes e com custo mais acessível possam exibir o mesmo comportamento.
“Podemos, agora, começar a prever quais outros materiais podem ser capazes desse comportamento que ainda não consideramos”, disse Milan Delor, autor do estudo. “Há toda uma família de materiais semicondutores superatômicos e outros materiais bidimensionais com propriedades favoráveis à formação de polarons acústicos.”
A pesquisa foi publicada na Science.
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