Silício poroso abre uma outra etapa na revolução tecnológica

Brasília, 12 (Agência Brasil - ABr) - Após ter despontado como o elemento que transformou a eletrônica nos anos 60, ao possibilitar a miniaturização dos circuitos e as suas fantásticas aplicações na computação e em quase todos os modernos aparelhos eletrônicos, o silício, elemento químico não metálico, ressurge em avançada versão, que promete trazer um outro impacto à tecnologia dos circuitos integrados.
O silício poroso é, hoje, objeto de intensos estudos em alguns dos mais importantes centros de pesquisa do mundo. O motivo dessa corrida científica é a obtenção de um material que reuna ao mesmo tempo as propriedades de detector e emissor de luz. Não existe, até agora, nenhum dispositivo que acumule estas duas funções eficientemente.
Em sua nova forma, o silício tem enormes possibilidades de utilização na área óptico-eletrônica, que engloba os vários tipos de conversão de sinais elétricos em luminosos e vice-versa. A televisão, os toca- discos laser e os painéis eletrônicos são alguns dos exemplos mais conhecidos.
As pesquisas com o silício poroso foram um dos tópicos da 16ª Conferência Internacional da Sociedade Européia de Física da Matéria Condensada, em agosto passado, na Bélgica. No evento, o pesquisador Erling Veje, do Instituto Niels Bohr da Universidade de Copenhague, Dinamarca, apresentou um trabalho que está em condução por seu grupo, em conjunto com o Laboratório Associado de Sensores e Materiais do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE) e o Instituto de Física da Universidade Federal da Bahia (UFBA).
A equipe de Erling Veje fabricou um outro tipo de silício poroso, cuja concepção resultou da interação com o pesquisador do INPE, Antônio Ferreira da Silva, que também está incumbido da parte teórica do experimento. A mesma amostra é submetida a novos ensaios na UFBA, sob a condução de Iuri Pepe. Aos grupos das três instituições juntaram-se os pesquisadores Karl-Fredrik Berggren e Lucimara Roman, da Universidade de Linkoping, na Suécia, para trabalhar no aperfeiçoamento do material e melhorar o seu desempenho.
Converter o novo potencial desse semicondutor em um produto utilizável requer um esforço que envolve uma estreita relação da teoria com a experiência. O ponto chave é entender por que o silício poroso emite luz. A resposta pode estar no formato de estrutura que ele adquire.
O silício, em sua forma natural, é o material dominante na confecção dos circuitos microeletrônicos. No entanto, pela sua estrutura cristalina, não tem a qualidade de emissor de luz. O mesmo não ocorre com o silício poroso. Foi Leigh Canham, pesquisador da Agência de Pesquisa em Defesa da Inglaterra que, em 1990, anunciou a emissão de luz de camadas de silício poroso, produzidas por um ataque químico em amostras de silício. No processo, são jogados determinados ácidos que corroem o material, deixando a superfície rugosa. Essa rugosidade, que depende da substância química utilizada, é a responsável pela emissão.
As amostras produzidas no Instituto Niels Bohr foram analisadas com um supermicroscópio eletrônico de varredura. Por meio dele podem ser vistas as rugosidades, com dimensões da ordem de milésimos de milímetro. O corte em duas dimensões mostra os espaços vazios e as cadeias de silício, formadas por "ligações moleculares" ou confinamentos de origem quântica. São essas ligações as responsáveis pela emissão de luz do silício poroso.
A partir desses resultados, o grupo de pesquisadores desenvolveu um modelo de faixas de energia que mostra, de modo análogo ao que ocorre nas transições moleculares, como os elétrons emitem luz, ao passarem para níveis inferiores de energia.
Os esforços estão concentrados em aumentar a eficiência do silício poroso, isto é, fazê-lo emitir com mais intensidade. O próximo passo seria variar a cor da luz emitida. Estes fatores dependem da forma como a amostra é produzida e do tipo de circuito em que é operado o dispositivo.
A corrida científica para o aperfeiçoamento da nova versão do silício é plenamente justificada. O silício natural, ou cristalino, entra em mais de 90 por cento da fabricação dos dispositivos microeletrônicos (chips), num mercado que movimentou em 96 cerca de US$ 130 bilhões. O silício poroso tem, além das vantagens do comum, a propriedade de emitir luz. Isto é um achado para a optoeletrônica, que trabalha com fótons (corpúsculos de luz) ao invés de elétrons, para a transmissão de sinais em componentes eletrônicos. Os fótons, muitos mais velozes, são, por isso mesmo, muito mais eficientes no processamento rápido de informações.
Os circuitos optoeletrônicos atuais se dividem em dois tipos, os que emitem e os que absorvem luz. O sucesso desses trabalhos implicará na obtenção de um chip completo, de baixíssimo consumo e extrema rapidez de funcionamento.
Como toda pesquisa em fase inicial, ainda não se tem uma medida do alcance desse novo material. Existem grupos dedicados à investigação de suas aplicações, que se estendem a áreas tão diversas como mecânicas de precisão, biotecnologia, células solares, sensores e até a medicina. E, como já aconteceu com outros produtos inovadores, com o tempo deverão surgir utilizações não previstas por enquanto.