Hardware Molecular: A Promessa e os Desafios
A corrida tem acontecido desde que os primeiros chips de computador de silício começaram a aparecer. Os fabricantes de hardware têm constantemente superado uns aos outros em uma frenesi para enfiar o maior número possível de transistores em espaços cada vez menores. Em 2014, a Intel celebrou o lançamento de processadores com transistores cerca de 6.000 vezes menores que o diâmetro de um único fio de cabelo. No entanto, isso está longe do sonho de alcançar a fabricação de transistores em nível molecular. Em 17 de junho de 2016, um grupo de pesquisadores da Universidade de Pequim em Pequim pode ter provado que esse sonho pode estar mais próximo da realidade do que pensamos. À medida que a corrida por hardware menor continua, podemos nos aprofundar no que isso pode significar para nós e quais desafios os fabricantes podem enfrentar ao tentar tornar a tecnologia do tamanho de moléculas uma realidade.
O Problema com a Palavra “Molécula”
Sempre que pensamos em uma molécula, pensamos em algo extraordinariamente pequeno – algo tão pequeno que só pode ser observado com equipamentos altamente especializados. O problema é que, ao contrário dos átomos, as moléculas nem sempre vêm em dimensões tão microscópicas. Quando alguém me diz que fez um transistor que consiste em uma única molécula, a primeira pergunta que vem à mente é: “Que tipo de molécula estamos falando?”
Uma cadeia molecular pode ser enorme. Polímeros como o DNA dentro de cada célula do seu corpo podem medir de 1,5 a 3 metros quando esticados completamente, e isso é apenas uma molécula. Normalmente usamos coisas como moléculas de água como ponto de referência para tamanho, medindo cerca de 0,275 nanômetros de diâmetro, se você estiver curioso. Nenhum meio de comunicação nos deu uma pista adequada de quão grande seria um transistor desse tipo, mas pode ser uma aposta segura que estamos olhando para algo mais próximo de uma molécula de água (considerando quão pequenas são as moléculas de grafeno e grupos de metileno) do que uma molécula de DNA.
O Tamanho Não É Tudo
Embora seja importante garantir que você tenha o maior impacto possível em uma pequena quantidade de espaço, reduzir o tamanho dos transistores não é a única coisa que você pode fazer. Juntamente com a criação de um interruptor molecular eficaz que tem uma vida útil significativamente maior (um ano) do que seus predecessores (algumas horas), os pesquisadores da Universidade de Pequim também alcançaram outro avanço: o interruptor também pode se comunicar usando fótons em vez de elétrons em movimento. Os fótons viajam muito mais rápido do que as ondas eletromagnéticas (até 100 vezes mais rápido), o que significa que seríamos capazes de enfiar mais transistores em pequenos espaços e dar a cada um desses pequenos dispositivos um aumento de velocidade que Gordon Moore poderia apenas ter sonhado.
Por Que Esse Pequeno Hardware É Desafiador
Como acontece com qualquer coisa que lidamos em nível atômico ou molecular, as coisas podem ficar muito instáveis. Por exemplo, campos eletromagnéticos têm uma forte tendência a causar deslocamentos nas estruturas atômicas de metais e outros materiais condutores. Tal deslocamento pode ser interpretado como um sinal. “Grãos” microscópicos de material em nível atômico também podem fazer com que os transistores funcionem de maneira inadequada. Os pesquisadores da Universidade de Pequim conseguiram até agora criar um interruptor que pode ativar e desativar mais de cem vezes, com uma durabilidade de um ano. Embora isso seja uma conquista maravilhosa como está, duvido que muitas pessoas ficariam empolgadas em ter um computador com a vida útil de um hamster propenso ao câncer. O primeiro verdadeiro desafio é isolar o ambiente microeletrônico de tal forma que ele possa funcionar por mais de uma década.
Mesmo que um interruptor molecular viável e altamente durável seja finalmente construído por alguém, colocar isso em um processo de fabricação otimizado apresenta um novo desafio por si só. Para o futuro previsível, circuitos integrados são o método preferido para comunicação interna de hardware. Fazer esse sistema volumoso funcionar com interruptores moleculares é quase impossível. Para piorar a situação, medir coisas dentro das pequenas lacunas entre moléculas (o que você precisa fazer para ler os dados armazenados) requer ambientes altamente especializados que precisam de muita energia para serem mantidos.
A Conclusão
O esforço de ter interruptores do tamanho de algumas das menores moléculas que a humanidade pode manipular é muito tentador e possui muitas promessas. Isso é, se os fabricantes puderem superar obstáculos como a necessidade de temperaturas criogênicas para ler dados, eliminar a lacuna de conectividade entre moléculas e circuitos eletromagnéticos de nível primitivo, e de alguma forma mitigar a curta vida útil dessa tecnologia quando testada no mundo real. Se eles conseguirem superar esses obstáculos, então sim, a tecnologia de interruptores moleculares certamente criará uma revolução que tornará completamente obsoletos os atuais circuitos integrados e chips à base de silício.
Quando você acha que seremos capazes de superar todos esses desafios? Diga-nos em um comentário!
