O silício está morrendo.
Hoje não. Amanhã não. Mas a física está ficando sem espaço. Colocamos bilhões de transistores em processadores modernos, comprimindo o elemento até que ele se recuse a encolher ainda mais. Se quisermos computadores mais rápidos, não podemos simplesmente continuar a fazer versões menores do que já temos.
Os cientistas estão analisando a disulumida de molibdênio (MoS2).
Faz parte da família dicalcogenetos de metais de transição (TMD). Atomicamente fino. Apenas três átomos de altura: molibdênio imprensado entre camadas de enxofre. Promissor? Absolutamente. O problema não é o material em si. É colocar o material no chip sem danificá-lo.
A cirurgia é muito precisa
Os fabricantes precisam remover a camada superior de enxofre. Deixe o molibdênio em paz. É um trabalho delicado.
Atualmente, eles usam plasma. Partículas de alta energia. O mesmo estado da matéria que o Sol, um campo que o Princeton Plasma Physics Laboratory (PPPL) do DOE estuda há 75 anos. Quando esses íons de plasma atingem a superfície do TMD, eles soltam átomos de enxofre.
Mas a física é confusa.
Quase não há margem de erro entre “o enxofre cai” e “o molibdênio é destruído”. Bater com muita força? Bolacha arruinada. Muito macio? Nada acontece. Como os limites energéticos se sobrepõem, a produção consistente tem sido um pesadelo.
Yury Polyachenko e sua equipe encontraram um código de trapaça.
Eles revestiram o material com oxigênio ou flúor antes de atingi-lo com plasma. Simulações de computador, publicadas no The Journal of Physical Chemistry Letters, mostram a energia necessária para remover drasticamente as gotas de enxofre. De aproximadamente 30 elétron-volts até 14 eV com oxigênio. Ainda mais baixo – cerca de 10 eV – com flúor.
Por que isso importa?
O plasma não é uniforme. Os íons carregam vários níveis de energia. Em materiais não tratados, essa variação significa danos colaterais inevitáveis. Ao diminuir o limite de remoção, a lacuna aumenta. Você pode retirar a camada superior suavemente. O resto fica parado.
“Não estamos quebrando diretamente as ligações… Estamos formando alguns produtos intermediários, como o dióxido de enxofre. Este produto intermediário é muito mais fácil de quebrar.”
Deixar a química ajudar salva o hardware. Quando os íons atingem a superfície revestida de oxigênio, o oxigênio captura um átomo de enxofre. Eles se ligam para formar dióxido de enxofre – um gás estável que flutua sozinho. O flúor cria compostos voláteis semelhantes. Transforma um ataque físico contundente em uma reação química direcionada.
É escalável?
Polyachenko, principal autor do estudo e estudante de graduação em Princeton, é cauteloso ao declarar vitória cedo demais.
No momento, sabemos se o processo causa danos. A seguir: medir quanto dano ocorre sob diferentes condições. O verdadeiro teste virá quando eles trocarem os elementos. Substitua o molibdênio por tungstênio. Enxofre com selênio. Veja se esse truque de oxigênio/flúor funciona em toda a família de DTM.
A pesquisa teve apoio do Departamento de Energia e de diversos centros federais. As simulações foram realizadas no Centro Nacional de Computação Científica de Pesquisa Energética (NERSC) e nos clusters da Universidade de Princeton.
Se isso persistir, a barreira do silício cai.
Talvez não instantaneamente. Chips são feras complicadas. Mas, por um momento, o futuro parece menos um beco sem saída e mais uma porta estreita. Uma camada atômica de espessura.
Você acha que os TMDs realmente substituirão o silício?
Provavelmente.
Mas não antes de quebrarmos mais algumas bolachas primeiro.
