Crédito: (Imagem gerada por Alisson Cadore)Pesquisadores do Departamento de Física (DF) da Universidade Federal de São Carlos (UFSCar) e do Laboratório Nacional de Nanotecnologia (LNNano), do Centro Nacional de Pesquisa em Energia e Materiais (CNPEM), anunciaram o desenvolvimento de uma nova arquitetura de memória eletrônica baseada em materiais bidimensionais – estruturas com espessura de apenas alguns átomos. O dispositivo combina grafeno e nitreto de boro hexagonal (hBN) em uma configuração ultracompacta, de baixo consumo energético e capaz de operar de maneira estável desde a temperatura ambiente até condições criogênicas, próximas do zero absoluto.
A pesquisa propõe uma ruptura nos modelos convencionais de armazenamento de dados. “Nos chips de memória flash utilizados em celulares e computadores, a área que guarda a informação, o floating gate, fica enterrada em várias camadas isolantes. Esse modelo já está no limite tecnológico: para aumentar a velocidade, as camadas teriam de ser ainda mais finas, o que gera vazamento de carga e perda de confiabilidade”, explica Victor Lopez-Richard, docente do DF da UFSCar e um dos autores do estudo.
A nova solução adota outra abordagem. Em vez de ocultar o floating gate no interior do dispositivo, os pesquisadores posicionaram esse componente na superfície, utilizando materiais 2D. “Esse único eletrodo metálico consegue controlar o dispositivo, armazenar carga e apagar a memória sob demanda – algo que não existe nas arquiteturas tradicionais”, destaca Lopez-Richard. Com isso, a memória pode ser programada, regravada e apagada de forma imediata e previsível, garantindo maior precisão no controle elétrico e eficiência funcional.
Segundo o pesquisador, essa estabilidade abre caminho para uma ampla gama de aplicações. “A mesma tecnologia pode ser usada tanto em equipamentos cotidianos quanto em dispositivos avançados que precisam operar em temperaturas extremamente baixas”, afirma. O estudo indica potencial para memórias de alta densidade, sensores, eletrônica miniaturizada e novas arquiteturas de computação, incluindo sistemas de computação avançada e componentes de baixo consumo energético. O avanço também fortalece o papel dos materiais 2D como alternativas promissoras além do silício.
A fabricação dos dispositivos foi realizada pela equipe do CNPEM, em Campinas (SP), enquanto a UFSCar foi responsável pela simulação teórica e pela compreensão dos fenômenos físicos envolvidos. Os próximos passos incluem expandir a plataforma, explorar novas combinações de materiais 2D — como memórias ópticas e elementos neuromórficos — e integrar os dispositivos a circuitos reais. “Pretendemos agora evoluir para matrizes de memória, blocos lógicos e sistemas de controle criogênico”, projeta Lopez-Richard.
O estudo foi publicado na revista ACS Applied Electronic Materials, com o artigo “Graphene Heterostructure-Based Non-Volatile Memory Devices with Top Floating Gate Programming”, que recebeu destaque de capa. Assinam a pesquisa Gabriel Labes Rodrigues, Ana Yoshida, Guilherme Selmi, Nickolas Tomi Kamijo Barbosa de Jesus, Rafael de Oliveira e Alisson Cadore (LNNano/CNPEM); Igor Ricardo Filgueira e Silva (UFSCar); e Kenji Watanabe e Takashi Taniguchi, do Instituto Nacional de Ciência dos Materiais, Japão.
Informações da assessoria de imprensa
