A rivalidade entre a China e os Estados Unidos atingiu campos da ciência e da tecnologia como não víamos desde os tempos da Guerra Fria. Atualmente, a corrida espacial é liderada por estas duas superpotências, assim como a competição no desenvolvimento de semicondutores. Porém, por vezes, eles se juntam para um “bem maior”.

Um estudo publicado recentemente na Nature mostra uma esperança para o setor de microchips. Um semicondutor que utiliza uma base diferente dos atuais pode ser viável para ser o protagonista nos próximos 50 anos. E esse estudo contou com uma colaboração entre Estados Unidos e China.

Uma revolução computacional

Cientistas da Tianjin University of Technology, na China, e do Georgia Institute of Technology, nos Estados Unidos, foram os responsáveis ​​por esta importante descoberta. Atualmente, os semicondutores da tecnologia que utilizamos hoje são feitos de silício, um elemento que está atingindo seus níveis mínimos e que mais cedo ou mais tarde atingirá seu limite.

A corrida para criar semicondutores que utilizem uma base elementar diferente não é nova e, desde a primeira década dos anos 2000, o grafeno foi proposto como principal candidato para substituir o silício. Porém, só agora que a colaboração entre a China e os Estados Unidos conseguiu finalmente encontrar um método para utilizar o grafeno na produção de chips.

Segundo um comunicado de imprensa divulgado pela Deutsche Welle, o principal autor do artigo na Nature, Walter de Heer, garante que a utilização do grafeno para criar microchips é a próxima grande etapa que pode nos levar ao futuro da computação:

“Não sabemos onde isso vai parar, mas sabemos que estamos abrindo a porta para uma grande mudança de paradigma na eletrônica. O grafeno é o próximo passo. Quem sabe quais serão os próximos passos depois disso, mas há boas chances de que o grafeno se torne o paradigma para os próximos 50 anos.”

Walter de Heer tem muitos motivos para confirmar o que foi dito acima: o “epigrafeno”, composto que criaram para chips de grafeno, tem mobilidade eletrônica 10 vezes mais rápida que a do silício. Podemos pensar no epigrafeno, criado a partir do carboneto de silício, como uma espécie de via ultrarrápida para os elétrons, que nos permitirá processar informações muito mais rápido do que fazemos hoje.

A lacuna de energia proibida

O principal problema a ser superado para a criação de semicondutores de grafeno tem a ver com algo chamado “Band Gap” ou “Energy Gap”, conhecido como Banda Proibida. De modo geral, os elétrons em um sólido não orbitam em torno de átomos individuais, mas sim em uma rede, chamada de “rede cristalina”, sobre o material.

Existem dois tipos de bandas em um material: a banda de valência e a banda de condução. O primeiro deles contém os elétrons de valência, enquanto o segundo é aquele que conduz a corrente elétrica quando os elétrons se movem em direção à banda de condução – apesar da redundância. Reduzindo a terminologia, a banda de valência contém elétrons de valência, a banda de condução é para onde os elétrons se movem.

Entre essas duas bandas está o band gap, uma espécie de espaço entre elas que requer certas condições para permitir a mobilidade dos elétrons e, portanto, a transmissão de informações. O grafeno contém um band gap que até agora não podia ser manipulado da melhor forma, pois o que se busca na criação de um semicondutor é que ele possa transmitir informações à temperatura ambiente.

Por que precisamos que esteja em temperatura ambiente?

Uma das razões é que aumentar ou diminuir a temperatura acarreta um custo energético que provocaria a criação de dispositivos que regulam a temperatura, aumentando os custos. A isto também se somam variáveis ​​como pressão, monitoramento de umidade, altura, entre muitas outras coisas. Trabalhar bem à temperatura ambiente garante um bom desempenho padrão.

O Dr. Lei Ma, da Universidade de Tiajin, explica todo esse assunto da seguinte forma:

“Um problema antigo na eletrônica do grafeno é que o grafeno não tinha o intervalo de banda adequado e não podia ser ligado e desligado na proporção correta. Ao longo dos anos, muitos tentaram resolver isso com uma variedade de métodos. Nossa tecnologia atinge o band gap e é um passo crucial na realização da eletrônica baseada em grafeno.”

A ciência como “banda” de trégua

Este avanço é de extrema importância, uma vez que as melhorias na computação foram acompanhadas por revoluções ao nível do hardware que melhoram a nossa capacidade de processar informação. Com semicondutores mais rápidos e potentes, a computação será aprimorada e só o tempo nos mostrará o que podemos fazer com o epigrafeno e tudo o que vem depois dele.

Além da relevância desta descoberta, podemos também comemorar o fato de, apesar do que a política e a economia possam ditar, China e Estados Unidos deixaram a rivalidade de lado em prol da ciência. Colaborar para um bem maior sempre foi um dos principais impulsionadores científicos. E seria bom se ambos fizessem isso mais vezes.