Como funciona um chip de computador sem semicondutores?

Atualmente, associamos automaticamente computadores e vários dispositivos móveis a chips de transistores semicondutores. De fato, por muitos anos, o transistor tem sido um componente eletrônico onipresente.

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

Transistores vs. tubos de vácuo / válvulas

Um transistor é um dispositivo binário que atua como um interruptor, impedindo ou permitindo que uma corrente flua. Os transistores também podem ser usados ​​para amplificar sinais. Eles são feitos de material semicondutor.

Um tubo de vácuo também é capaz de controlar o fluxo de corrente, mas consegue isso usando um mecanismo diferente para o transistor. Eles também são muito maiores que os transistores.

Basicamente, após a introdução dos transistores, a indústria eletrônica decolou em um ritmo fenomenal. Isto 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.

Como o número de transistores em dispositivos aumentou ao longo dos anos, o mesmo aconteceu com o poder de processamento e os recursos desses dispositivos.

Em suma, os transistores e outros componentes eletrônicos baseados em semicondutores são impressionantes. Você deve notar, no entanto, que eles não estão isentos de problemas. Devido às propriedades dos materiais semicondutores, o fluxo de elétrons é um pouco limitado, o que pode impedir que os dispositivos tenham o desempenho ideal.

Nova tecnologia promissora

Em uma possível resposta a essa questão, uma equipe de pesquisadores de engenharia da Universidade da Califórnia em San Diego (UCSD) criou recentemente dispositivos em microescala similares aos tubos / válvulas antes populares.

Observação: esses dispositivos podem levar a todos os tipos de tecnologia interessante, como células solares melhores e podem até ser usados ​​fora da indústria eletrônica em áreas como fotoquímica e fotocatálise, podendo ser úteis até mesmo em várias aplicações ambientais.

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

Altas temperaturas / alta voltagem geralmente são necessárias para liberar os elétrons. Isso obviamente 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 ajudariam no surgimento da tecnologia de semicondutores.

A equipe da UCSD, no entanto, adotou uma nova abordagem para contornar este problema. Seus aparelhos são feitos com o que é chamado de meta-superfície feita de ouro, montada sobre uma placa de silício com uma camada de dióxido de silício intercalada.

Para liberar elétrons, a equipe usa uma abordagem dupla; uma baixa tensão ao longo 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 tensão.

Desempenho e Outlook

Nos testes, após a ativação, os dispositivos exibiam um aumento de mil por cento na condutividade. Estes dispositivos ainda não são perfeitos, mas 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 dispositivos semicondutores, mas ele acredita que eles terão suas áreas de destaque, como em aplicações que exigem altas freqüências ou alta potência.

A equipe está explorando métodos para melhorar seus dispositivos, além de entender melhor como eles funcionam e explorar todos os possíveis aplicativos.