Componentes eletrônicos viram 2 em 1 em escala molecular

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O componente eletrônico molecular funciona como um par diodo-resistor - uma célula de memória.
[Imagem: Yingmei Han et al. - 10.1038/s41563-020-0697-5]

Fusão de diodo com resistor

Na busca por manter viva a Lei de Moore, academia e indústria têm tentado de tudo para manter o ritmo de miniaturização, aumentando cada vez mais a densidade de componentes dentro dos chips.

Uma das áreas menos conhecida desses esforços lida diretamente com o que se acreditava ser uma característica insuperável dos componentes eletrônicos - apenas para dar um spoiler, não era.

Os circuitos são tipicamente construídos conectando um diodo em série com um elemento de memória. Uma característica básica dessa estrutura "um resistor-um diodo", está nas grandes quedas de tensão ao longo do dispositivo, o que se traduz em alta potência e dificulta a miniaturização dos circuitos além de um certo ponto. Por isso, várias equipes vêm trabalhando há anos para combinar o diodo e o resistor em um único componente.

Agora, uma equipe internacional encontrou a solução para esse dilema. E encontrou naquele que parece ser a fronteira última da miniaturização: a eletrônica molecular.

Bit molecular

Com apenas 2 nanômetros de espessura, cinco vezes menos do que o estado da arte da eletrônica, a chave molecular funciona simultaneamente como diodo e como resistor, exigindo para isso menos de 1 volt.

A chave molecular opera em um mecanismo de duas etapas em que a carga injetada é estabilizada pela migração de íons carregados entre as moléculas e a superfície do componente. Isso é possível ligando as moléculas em pares. Em vez da instabilidade normalmente encontrada nos experimentos de eletrônica molecular, o que a equipe viu foi a formação de um "ponto ideal" entre a estabilidade e a capacidade de chaveamento.

Em outras palavras, o componente molecular funciona como uma memória RAM resistiva - um diodo + memória em escala molecular. E esse tipo de memória é uma das características essenciais dos memoristores, os componentes da computação que imita o cérebro.

"A comunidade está avançando rapidamente na identificação de novas aplicações de componentes eletrônicos em escala molecular. Este trabalho pode ajudar a acelerar o desenvolvimento de novas tecnologias envolvendo sinapses artificiais e redes neurais," disse o professor Enrique Del Barco, da Universidade Central da Flórida.

Bibliografia

Artigo: Electric-field-driven dual-functional molecular switches in tunnel junctions
Autores: Yingmei Han, Cameron Nickle, Ziyu Zhang, Hippolyte P. A. G. Astier, Thorin J. Duffin, Dongchen Qi, Zhe Wang, Enrique del Barco, Damien Thompson, Christian A. Nijhuis
Revista: Nature Materials
DOI: 10.1038/s41563-020-0697-5

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