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Estado de Minas

Semicondutor orgânico é a aposta da indústria para substituir o silício

A ideia é que a manipulação química de elementos como plantas e minerais permita mais eficiência, redução do tamanho e maior economia


postado em 25/02/2011 07:00 / atualizado em 25/02/2011 17:16

O reinado do silício está ameaçado. O elemento químico que se tornou a alma dos eletrônicos modernos — há até um vale em homenagem a ele — ganha, aos poucos, um concorrente à altura. Pesquisadores e empresas começam a investir em chips feitos com elementos orgânicos, semicondutores que usam a química do carbono para gerar corrente elétrica dentro das máquinas. Para se ter uma ideia do potencial desse negócio, a consultoria especializada IDTechEX estima que a indústria de chips orgânicos vai movimentar US$ 96 bilhões anuais em 2020. Há seis anos, o setor foi responsável por tímidos US$ 650 milhões.

Os novos semicondutores foram descobertos na década de 1980, mas ganharam destaque em 2000, quando os cientistas conseguiram provar que os polímeros, os plásticos, podem conduzir eletricidade. Alan Heeger, Alan MacDiarmid e Hideki Shirakawa (os dois primeiros dos Estados Unidos e o último do Japão) ganharam o Nobel de Química pelo feito. Eles mostraram que, alterando moléculas dos polímeros, era possível mover elétrons, fazendo o material ter condutividade (veja quadro). Além disso, os plásticos também mostraram outras habilidades interessantes, como a possibilidade de mudar de cor a partir de estímulos do ambiente.

“A química orgânica, que é a química do carbono, é muito rica. Você altera ligeiramente as combinações entre os elementos e já produz um composto diferente”, explica Fernando Rizzo, diretor do Centro de Gestão e Estudos Estratégicos (CGEE). “Isso dá uma possibilidade de manipulação fantástica, que os materiais inorgânicos (entre eles, o silício), não têm”, completa Rizzo, que é doutor em ciência dos materiais. Diante das alternativas, multinacionais começaram a investir nos chips orgânicos. A Samsung, por exemplo, lançou no ano passado a primeira linha de tablets com display OLED — diodo emissor de luz orgânico, na tradução do inglês.

Isso significa que, em vez de ter pequenos pontos puntiformes emissores de luz, tal qual ocorre nas telas LED e nos modernos sinais de trânsito, há uma placa formada por semicondutores orgânicos fazendo a iluminação. Todos os aparelhos com display podem adotar essa tecnologia no futuro, com uma vantagem incrível: a flexibilidade. A ideia é que esses semicondutores sejam impressos em um rolo de papel, como em uma máquina offset. Com esse substrato flexível, seria possível dobrar a tela, algo muito difícil com os atuais recursos.

“Os semicondutores orgânicos vão revolucionar os portáteis. As telas de smartphones e tablets ainda são rígidas e precisam de uma ‘borda’ do aparelho, o que faz o equipamento ficar maior do que ele deveria ser na verdade”, ressalta o professor Demétrio Filho, do Centro Internacional de Física da Matéria Condensada da Universidade de Brasília. Demétrio é autor de um estudo para o CGEE sobre as aplicações dos chips orgânicos. Além da flexibilidade, esses elementos também são muito mais eficientes quando se trata de iluminação.

Uma lâmpada de LED, por exemplo, tem 25% de eficiência energética, ou seja, de cada 100 elétrons emitidos por um LED, apenas 25 geram eletricidade, por conta de uma limitação física do dispositivo. Uma calculadora, que funciona sob o sistema fotovoltaico, tem eficiência de 16%. No caso dos semicondutores orgânicos, a eficiência é de quase 100%. Outra vantagem é a transformação dos pontos de luz em lâminas finas, o que mudaria o paradigma da iluminação. A Philips coordena o primeiro projeto do tipo, o Lumiblade, que prevê luminárias de luz difusa, potente, bastante semelhantes à luz natural e com inúmeros designs possíveis, uma vez que a lâmina pode ser cortada em qualquer formato.

Embora já existam companhias de olho no potencial da química do carbono, ainda é tempo de entrar nesse mercado. “O Brasil perdeu o bonde da eletrônica do silício. Até há uma fábrica de chips no Rio Grande do Sul, mas os investimentos são muito altos e esse tipo de empreendimento já está loteado no mundo inteiro, com grande participação dos Tigres Asiáticos”, observa Fernando Rizzo. O especialista aposta que os semicondutores orgânicos serão muito demandados por conta dos displays. “A informação visual tem cada vez mais importância”, diz. O CGEE está produzindo atualmente um estudo sobre a cadeia produtiva dos chips orgânicos. A ideia é que os dados deem base ao governo para a implantação de empresas e parcerias no setor.

Resistente
As vantagens dos semicondutores orgânicos, contudo, não devem acabar com o Vale do Silício. “As grandes indústrias que já estão estabelecidas sempre fazem pesquisas para incrementar seus produtos e garantir sua sobrevivência”, afirma Rizzo. Outra estratégia é focar a atuação em um nicho em que o silício seja praticamente imbatível e os compostos orgânicos, deficientes. Uma das principais dificuldades, esclarecem os especialistas, diz respeito à durabilidade dos novos chips. Não há nenhum estudo determinante acerca do tempo exato de vida dos dispositivos, mas já se sabe que eles são mais sensíveis à umidade.

Nesse caso, a fragilidade estaria relacionada ao tempo de uso do aparelho. “Se a ideia é fabricar um eletrônico para durar 15, 20 anos, os orgânicos talvez não sejam a melhor alternativa”, pondera o presidente do CGEE. Em compensação, há vários equipamentos com prazo de validade cada vez menor. Estudos mostram, por exemplo, que as pessoas trocam de celular a cada 18 meses. Os computadores e laptops também costumam ter tecnologia ultrapassada meses depois da fabricação. Nesses casos, não haveria qualquer vantagem em criar um aparelho com grande durabilidade.

Além disso, há fragilidades dos chips orgânicos que ainda estão sendo resolvidas. “As moléculas orgânicas se degradam na presença de raios ultravioleta, o que é bastante óbvio. Nós também somos formados por carbono e passamos protetor solar para não nos degradarmos”, brinca o professor da UnB Demétrio Filho. Para eliminar o problema, pesquisadores estudam formas de encapsulamento dos semicondutores orgânicos, com material cada vez mais fino, que proteja e que permita a absorção de luz.

Terra fértil
Nos anos 1990, o condado de Santa Clara, na Califórnia (EUA), virou palco de uma explosão de empresas de tecnologia. Lá nasceram gigantes como o Google, a Apple e o Facebook. A região, então, ganhou o nome de Vale do Silício, em referência ao principal elemento usado na fabricação de chips. O Brasil não tem nenhuma cidade com tantas empresas da área. Alguns especialistas, contudo, se referem a Campinas, em São Paulo, como o Vale do Silício brasileiro, porque lá estão concentradas boa parte das empresas de tecnologia.

Direto do ensino médio
A química orgânica, ou química do carbono, é aquela que estuda os elementos que têm carbono em sua composição. Inicialmente, os cientistas acharam que essa era uma condição exclusiva dos seres vivos, mas a tese foi derrubada no século 19. Naquela época, os pesquisadores conseguiram sintetizar uma molécula de benzeno, que vem do petróleo e, obviamente, não é um ser vivo.

Confira íntegra do estudo do CGEE sobre os semicondutores orgânicos

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