Resumo: Pesquisadores conseguiram converter com sucesso o carvão em materiais de alta pureza que podem ser utilizados em dispositivos eletrônicos de ponta. Essa descoberta não apenas representa uma mudança significativa nas aplicações econômicas e tecnológicas do carvão, mas também apresenta uma solução potencial para seu impacto ambiental negativo.
A Universidade de Illinois em Urbana-Champaign, em colaboração com o Laboratório Nacional de Tecnologia Energética, o Laboratório Nacional Oak Ridge e a Taiwan Semiconductor Manufacturing Company (TSMC), descobriu que o carvão pode desempenhar um papel vital no desenvolvimento de dispositivos eletrônicos de próxima geração. Ao processar o carvão em materiais de alta pureza com apenas alguns átomos de espessura, é possível criar eletrônicos menores e mais eficientes, com desempenho superior.
O processo envolve a conversão do carvão em carvão ativado, formando discos de carbono em escala nanométrica conhecidos como “pontos de carbono”. Esses pontos de carbono podem então ser conectados para formar membranas atomicamente finas utilizadas em transistores bidimensionais e memristores, componentes essenciais dos eletrônicos avançados. Os resultados desta pesquisa foram publicados no periódico Communications Engineering.
Enquanto a busca por eletrônicos menores, mais rápidos e mais eficientes continua, o desenvolvimento de dispositivos utilizando materiais com apenas um ou dois átomos de espessura representa o objetivo final. Ao utilizar camadas atomicamente finas de carbono derivado do carvão, os pesquisadores identificaram uma solução promissora. Essas camadas de carbono atuam como isolantes eficazes e podem ser combinadas com semimetais como o grafeno ou semicondutores como dissulfeto de molibdênio para obter velocidades de operação mais rápidas e menor consumo de energia.
As camadas de carbono derivadas do carvão têm vantagens distintas em relação a outros materiais atomicamente finos, pois não possuem as fronteiras entre diferentes regiões cristalinas que causam vazamento de energia. Além disso, elas possuem anéis do tamanho de átomos que confinam filamentos condutivos nos memristores, resultando em maior fidelidade e confiabilidade no armazenamento de dados.
Embora dispositivos conceituais tenham sido desenvolvidos, o próximo passo é demonstrar a escalabilidade da fabricação desses dispositivos bidimensionais em larga escala. A indústria de semicondutores, representada pelo interesse de colaboradores como a TSMC, reconhece o potencial desses dispositivos e aguarda avanços adicionais.
Em conclusão, o uso do carvão na produção de materiais de alta tecnologia para eletrônicos de próxima geração oferece um caminho promissor para a reinvenção econômica do carvão, ao mesmo tempo em que aborda as preocupações ambientais. Ao reutilizar esse recurso abundante, o carvão pode desempenhar um papel significativo no avanço da indústria de eletrônicos rumo a dispositivos menores, mais rápidos e mais eficientes em termos de energia.
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