Devido aos nossos cinquenta anos de experiência com aparelhos electrónicos de computação, incluindo a extensa pesquisa e a infra-estrutura industrial criada desde a década de 1940, é provável que os avanços na tecnologia da nanocomputação caminhem neste sentido fazendo com que os nanocomputadores electrónicos se apresentem neste momento como opção mais fácil e mais fiável para o desenvolvimento de nanocomputadores no futuro próximo.
Os nanocomputadores electrónicos funcionarão de modo semelhante à forma como trabalham os microcomputadores actuais. A principal diferença é de escala física. Mais e mais transístores são embutidos em chips de silício a cada ano que passa como se pode comprovar pela evolução dos circuitos integrados capazes de cada vez maior capacidade de armazenamento e poder de processamento.
O limite máximo para o número de transístores por unidade de volume é imposto pela estrutura atómica da matéria e a maioria dos engenheiros concorda que a tecnologia ainda não chegou perto de desse limite. No sentido electrónico, a expressão nanocomputador é relativa; pelos padrões 1970 os banais microprocessadores de hoje poderiam ser classificados como nanodispositivos.
Os nanocomputadores electrónicos funcionarão de modo semelhante à forma como trabalham os microcomputadores actuais. A principal diferença é de escala física. Mais e mais transístores são embutidos em chips de silício a cada ano que passa como se pode comprovar pela evolução dos circuitos integrados capazes de cada vez maior capacidade de armazenamento e poder de processamento.
O limite máximo para o número de transístores por unidade de volume é imposto pela estrutura atómica da matéria e a maioria dos engenheiros concorda que a tecnologia ainda não chegou perto de desse limite. No sentido electrónico, a expressão nanocomputador é relativa; pelos padrões 1970 os banais microprocessadores de hoje poderiam ser classificados como nanodispositivos.
Como funcionam?
O poder e a velocidade dos computadores têm crescido rapidamente devido ao rápido progresso na electrónica de estado sólido que remonta à invenção do transístor em 1948. De fundamental importância tem sido o aumento exponencial na densidade de transístores em chips de computador de circuitos integrados, nos últimos 40 anos. No entanto, nesse intervalo de tempo, não houve nenhuma mudança fundamental nos princípios de funcionamento do transístor.
Mesmo os transístores microelectrónicos com não mais de alguns mícrones (milionésimos de metro) de tamanho são dispositivos de efeito de massa. Eles ainda funcionam utilizando pequenos campos eléctricos impostos por pequenas placas de metal carregadas para controlar a acção de massas de milhões de electrões.
Embora os nanocomputadores electrónicos não vão utilizar o conceito tradicional de transístores para os seus componentes, eles irão ainda operar tendo como componentes de armazenamento de informação as posições dos electrões.
No ritmo actual de miniaturização, a tecnologia de transístores convencionais chegará a um limite de tamanho mínimo, em poucos anos. Nesse ponto, os efeitos mecânicos quânticos de pequena escala, como o tunelamento de electrões através de barreiras feitas de matéria ou campos eléctricos, vão começar a dominar os efeitos essenciais que permitem a um dispositivo semicondutor de acção em massa operar. Ainda assim, um nanocomputador electrónico continuará a representar informação na armazenagem e movimentação de electrões.
Actualmente, a maioria dos nanocomputadores electrónicos são criadas através de circuitos microscópicos usando nanolitografia.
Nanolitografia
A nanolitografia é um termo usado para descrever o ramo da nanotecnologia voltada para o estudo e a aplicação de uma série de técnicas para a criação de estruturas à escala nanométrica, ou seja, modelos com pelo menos uma dimensão lateral entre o tamanho de um átomo individual e cerca de 100 nm.
Um método comum de nanolitografia, utilizado sobretudo na criação de microchips, é conhecido como fotolitografia. Esta técnica é um método de nanolitografia paralela em que toda a superfície é desenhada num só instante. No entanto, a fotolitografia é limitada no tamanho a que se pode reduzir porque se o comprimento de onda da luz utilizada for muito pequeno, a lente simplesmente absorve a luz na sua totalidade. Isso significa que a fotolitografia não pode alcançar os tamanhos super pequenos de algumas tecnologias alternativas.
Uma tecnologia que permite tamanhos menores do que fotolitografia é a da litografia por feixe de electrões. Usando um feixe de electrões para desenhar um padrão nanómetro a nanómetro, podem ser alcançados tamanhos incrivelmente pequenos (da ordem de 20nm). No entanto, a litografia por feixe de electrões é muito cara e consome mais tempo do que fotolitografia, tornando-se assim uma tarefa difícil para aplicações da indústria de nanolitografia. Dado que a litografia por feixe de electrões funciona mais como uma impressora matricial que como um flash de fotografia, um trabalho que levaria cinco minutos usando fotolitografia levará mais que cinco horas com litografia por feixe de electrões.
Novas tecnologias de nanolitografia estão constantemente a ser pesquisadas e desenvolvidas, levando a menores e menores tamanhos possíveis. A litografia por ultravioletas, por exemplo, é capaz de utilizar a luz em comprimentos de onda de 13.5nm. Embora existam ainda grandes obstáculos neste novo campo, ele promete a possibilidade de tamanhos muito inferiores aos produzidos pelos padrões actuais da indústria. Outras técnicas nanolitografia incluem a chamada dip-pen nanolithography, na qual uma pequena ponta é usada para depositar moléculas numa superfície. Esta técnica pode atingir tamanhos muito pequenos, mas actualmente ainda não podem ir abaixo de 40nm.
