Os aparelhos electrónicos funcionam à base de transístores, que permitem o sistema binário de zeros e uns que está na base da computação. Ano após ano, o tamanho dos transístores tem diminuído, aumentando a capacidade de aparelhos que fazem tudo e cabem na palma da mão. Mas a luta pela unidade mais pequena continua.

Quando o grafeno surgiu, mostrou ter um grande potencial para a electrónica. Agora um desenvolvimento tecnológico descrito na Science, com toque português, aproximou este sonho da realidade com transístores eficientes à base de grafeno.

“A grande vantagem de se utilizar o grafeno para fazer transístores é poder reduzir o tamanho provavelmente para dez a 15 átomos de diâmetro”, disse Leonid Ponomarenko, cientista da Escola de Física e Astronomia da Universidade de Manchester, no Reino Unido, que liderou a experiência, citado pela revista The Engineer.

O grafeno é formado por uma camada única de átomos de carbono que estão ligados numa conformação de hexágono, fazendo lembrar uma colmeia de abelhas. A espessura é tão pequena que se considera ser bidimensional.

A descoberta, feita em 2004, tem sido anunciada como a nova maravilha da tecnologia, pelas características físicas – é um óptimo condutor e é elástico – e pelas potencialidades na electrónica e em novos materiais mais resistentes e leves. Seis anos depois, o grafeno valeu o Nobel da Física aos seus descobridores, Andre Geim e Konstantin Novoselov.

Mas, apesar de ser um óptimo condutor de electricidade, a sua utilização na electrónica estava até agora barrada. Os tradicionais transístores feitos à base de silício são capazes de deixar passar a corrente eléctrica e também de travar essa corrente, um processo fulcral para o funcionamento dos computadores.

As características físicas do novo material feito de carbono não são eficientes em alternar entre estados de condutividade e não condutividade. E uma bicamada de grafeno, ou seja duas folhas sobrepostas, mesmo quando está num modo de não condutividade continua a deixar passar muita corrente. Num transístor isto significaria que o sistema iria aquecer muito e seria pouco eficiente.

A descoberta publicada agora na Science utiliza monocamadas de outros compostos moleculares como o nitreto de boro e dissulfito de molibdénio juntos com o grafeno. Se antes a corrente viajava ao longo das folhas de grafeno, ou seja, paralela às camadas, agora percorre o material na vertical.

“O nitreto de boro é um isolador que cria uma barreira de túnel entre as duas folhas de grafeno. Os electrões têm que atravessar uma zona que a física clássica diz ser impossível [atravessar], mas a física quântica diz que é possível com uma certa probabilidade”, explicou o cientista português Nuno Miguel Peres ao PÚBLICO. O especialista em física do grafeno, da Universidade do Minho, teve um papel importante na modelação do efeito de túnel e na caracterização das bicamadas de nitreto de boro, e é um dos autores do artigo.

Esta possibilidade permite que haja dois estados de condutividade da corrente, um aberto e outro fechado, bem definidos. O resultado é um dispositivo que funciona como transístor.

“A experiência mostra que este tipo de dispositivos é possível e funciona. O próximo passo é a sua optimização. Só depois disto se poderá pensar em integrar estes novos dispositivos em electrónica comercial”, disse o cientista português.