Ionotrônica: a eletrônica movida a íons

O material, conhecido como LSMO, exigiu a fabricação de uma estrutura especial para a análise do transporte iônico, incluindo uma ponta de prova em nanoescala, que pudesse detectar as variações locais geradas pelo controle elétrico.[Imagem: Mikko Raskinen/Aalto University]

Íons em vez de elétrons

O interesse em construir computadores com um funcionamento mais parecido com o nosso cérebro – os chamados processadores neuromórficos – pode necessitar de uma abordagem ligeiramente diferente daquele permitido pela eletrônica.

Ocorre que nosso cérebro não é eletrônico, ele é mais “ionotrônico” – nossos neurônios se comunicam por sinapses, cujos sinais químicos são trocados por meio de íons, e não de elétrons.

E pesquisadores finlandeses já estão dando os primeiros passos rumo à construção de dispositivos de computação ionotrônicos sintéticos. Eles estão começando pela criação das memórias, uma parte fundamental de qualquer computador.

Para isso, a equipe desvendou como a migração de um íon de oxigênio em um material cerâmico faz com que o material altere sua estrutura cristalina de uma maneira uniforme e reversível, apresentando fortes modulações da resistência elétrica – essencialmente um processo de troca de resistência que pode ser a base de uma memória de acesso aleatório (RAM).

Ionotrônica

A migração dos íons de oxigênio para longe da área onde os eletrodos aplicam a tensão elétrica resulta em uma mudança abrupta na estrutura atômica do material, fazendo com sua resistência elétrica aumente. Invertendo a polaridade da tensão aplicada, as propriedades do material original são restauradas completamente.

Simulações eletrotérmicas mostram que esse efeito de comutação, ou chaveamento, é produzido por uma combinação do aquecimento da amostra, induzida pela corrente, com a migração dos íons, dirigida pelo campo elétrico.

“O material que investigamos neste estudo é um óxido complexo. Os óxidos complexos podem exibir muitas propriedades físicas interessantes, incluindo magnetismo, ferroeletricidade e supercondutividade, e todas essas propriedades variam sensivelmente com o estado de oxidação do material. Apesar de termos demonstrado correlações diretas entre o conteúdo de oxigênio, a estrutura cristalina e a resistência elétrica, o mesmo conceito ionotrônico poderia ser utilizado para controlar outras propriedades materiais,” disse o professor Sebastiaan van Dijken.

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