Como funciona um chip de computador sem semicondutores?

Hoje em dia, associamos automaticamente computadores e vários dispositivos móveis com chips feitos de transistores semicondutores. Na verdade, por muitos anos, o transistor foi um componente eletrônico onipresente.

No entanto, nem sempre foi assim. No passado, dispositivos chamados tubos de vácuo ou válvulas eram usados ​​em dispositivos eletrônicos.

Transistores vs. tubos / válvulas de vácuo

Basicamente, após a introdução dos transistores, a indústria eletrônica decolou em um ritmo fenomenal. Isso foi possível devido ao seu encolhimento contínuo graças ao design e aos avanços tecnológicos.

Para enfatizar isso, os dispositivos eletrônicos modernos contêm literalmente

bilhões de transistores, e eles se encaixam em pacotes relativamente pequenos.

À medida que o número de transistores em dispositivos aumentou ao longo dos anos, também aumentou o poder de processamento e as capacidades desses dispositivos.

Resumindo, os transistores e outros componentes eletrônicos baseados em semicondutores são incríveis. Você deve notar, no entanto, que eles têm seus problemas. Devido às propriedades dos materiais semicondutores, o fluxo de elétrons é limitado de alguma forma, o que pode impedir que os dispositivos funcionem de maneira ideal.

Nova tecnologia promissora

Em uma possível resposta a este problema, uma equipe de pesquisa em engenharia da Universidade da Califórnia em San Diego (UCSD) criaram recentemente dispositivos em microescala semelhantes aos tubos / válvulas outrora populares.

Observação: Esses dispositivos podem levar a todos os tipos de tecnologias interessantes, como células solares melhores, e podem até mesmo ser usados ​​fora do indústria de eletrônicos em áreas como fotoquímica e fotocatálise podem ser úteis mesmo em vários ambientes formulários.

Nestes dispositivos, os elétrons são liberados no espaço livre, o que significa que não há material para limitar seu fluxo. Isso é ótimo, mas para liberar esses elétrons, geralmente é necessária muita energia, como é o caso dos tubos / válvulas atualmente no mercado.

Geralmente, altas temperaturas / alta tensão são necessárias para liberar os elétrons. Obviamente, isso não é necessário com dispositivos semicondutores, e esses tipos de condições não são adequados para dispositivos que dependem de microeletrônica. Esta é uma das muitas coisas que teriam ajudado no surgimento da tecnologia de semicondutores.

A equipe da UCSD, no entanto, adotou uma abordagem inovadora para contornar esse problema. Seus dispositivos são feitos com o que é chamado de metassuperfície feita de ouro, montada em uma pastilha de silício com uma camada de dióxido de silício entre eles.

Para liberar elétrons, a equipe usa uma abordagem dupla; uma baixa voltagem e um laser infravermelho de baixa potência são aplicados aos dispositivos. Isso leva à liberação de elétrons que são essencialmente arrancados do metal devido à criação de um forte campo elétrico após a ativação com o laser e a voltagem.

Desempenho e Outlook

Nos testes, após a ativação, os dispositivos exibiram um aumento de mil por cento na condutividade. Esses dispositivos reconhecidamente ainda não são perfeitos, mas eles foram concebidos apenas como uma prova de conceito em primeiro lugar.

O líder da equipe, o professor Dan Sievenpiper afirma que este tipo de dispositivo não é capaz de substituir toda a gama de semicondutores aparelhos, mas ele acredita que eles terão suas áreas de destaque, como em aplicações que requerem altas frequências ou alta potência.

A equipe está explorando métodos para aprimorar seus dispositivos, bem como obter uma melhor compreensão de como eles funcionam e explorar todos os aplicativos possíveis.