Novo recorde de velocidade da corrente elétrica

Redação do Site Inovação Tecnológica -  28/10/2016

A corrente elétrica recordista oscilou a cerca de 8 petahertz - um milhão de vezes mais rápido do que a eletricidade fluindo por um processador de computador. [Imagem: MPI of Quantum Optics/ Attoelectronics]

Recorde da eletricidade

No campo da eletrônica, quanto menor, melhor. Alguns componentes usados na construção dos computadores ou dos telefones celulares, no entanto, tornaram-se tão pequenos que são formados por alguns poucos átomos. Assim, dificilmente será possível reduzi-los ainda mais.

Felizmente, há outro fator determinante para o desempenho dos aparelhos eletrônicos: a velocidade com que as correntes elétricas oscilam.

Foi aí que os físicos do Instituto Max Planck de Óptica Quântica, na Alemanha, inovaram: eles produziram correntes elétricas dentro de materiais sólidos - como os usados na construção de componentes eletrônicos - que ultrapassam a frequência da luz visível em mais de 10 vezes.

Eles fizeram os elétrons no dióxido de silício oscilarem disparando pulsos de laser ultrarrápidos. A condutividade do material - que é tipicamente usado como um isolante - foi aumentada em mais de 19 ordens de grandeza.

As correntes elétricas detectadas atingem 8 petahertz, aproximadamente um milhão de vezes mais rápidas do que as correntes que circulam nos processadores de computador mais modernos - isto é, a abordagem pode abrir o caminho para a criação de chips eletrônicos que sejam um milhão de vezes mais rápidos do que os atuais.

Velocidade da corrente elétrica

As técnicas eletrônicas convencionais não conseguem gerar e nem capturar essas correntes elétricas rápidas porque, nos circuitos convencionais, os elétrons são empurrados pelo campo elétrico das fontes elétricas que os alimentam - como as baterias - para oscilarem e saírem disparados pelos condutores e semicondutores.

Contudo, ainda que todos os elétrons inicialmente acompanhem a força dos campos da bateria, eles eventualmente colidem com outras partículas mais lentas - átomos ou íons -, o que faz com que percam a sincronia uns com os outros, diminuindo a velocidade da corrente elétrica como um todo.

Já os campos de luz muito fortes podem empurrar os elétrons a uma velocidade muito mais rápida porque o laser os faz oscilarem muito rapidamente, criando correntes antes que qualquer outra partícula no sólido tenha a oportunidade de se mover.

Unificação da fotônica com a eletrônica

A possibilidade de substituir por luz as fontes convencionais de energia elétrica, a fim de gerar correntes elétricas dentro dos materiais sólidos - sejam fios ou transistores -, tem capturado a imaginação dos físicos há mais de um século, mas só recentemente as tecnologias necessárias para isso ganharam momento.

"Conforme os elétrons se movem de forma coerente, eles também geram luz, que é o elemento-chave da fotônica. Por este motivo, poderemos em breve unificar duas importantes áreas da ciência e da tecnologia modernas: a eletrônica e a fotônica," prevê o professor Eleftherios Goulielmakis, líder da equipe.

Bibliografia:

Multi-petahertz electronic metrology
M. Garg, M. Zhan, T. T. Luu, H. Lakhotia, T. Klostermann, A. Guggenmos, E. Goulielmakis
Nature
Vol.: 538, 359-363
DOI: 10.1038/nature19821