Das válvulas aos chips
Quais as etapas importantes na rota das válvulas eletrônicas para os chips? Na literatura recomendada ao final desse texto você encontrará referências para uma abordagem completa. Vou aqui alinhavar as idéias básicas.
Podemos dizer que essa história começou por volta de 1855, quando Geissler inventou aquilo que a passou a ser conhecido como tubos de Geissler. Para isso ele teve também que desenvolver um bom sistema para fazer vácuo. Era um tubo de vidro, de onde se retirava o ar até quanto fosse possível. Inicialmente eles serviram para realizar experimentos de descarga elétrica em gases rarefeitos. Um idéia que nasceu com Faraday, nos anos 1830. Foi com esse tipo de aparato que os raios-X e os elétrons foram descobertos. Ele também motivou experimentos que resultaram na descoberta da radioatividade. 
O primeiro dispositivo eletrônico, como hoje concebemos essa idéia, foi desenvolvido por Sir John Ambrose Fleming, em 1904. Tratava-se de uma válvula retificadora, a precursora do diodo. A evolução desse artefato foi a base de toda a indústria eletrônica até os anos 1960. Era a época dos rádios a válvula.
Com a invenção do transistor, em 1947, teve início a era da microeletrônica, que resultou na fabricação de circuitos integrados cada vez menores, com componentes inacessíveis a olho nu. Na microeletrônica os metais perderam a posição de destaque para os semicondutores, sobretudo para o silício, que passou a ser o carro-chefe dessa era. O processo de miniaturização foi de tal ordem que deu origem à famosa lei de Moore, segundo a qual o número de transistores nos circuitos integrados dobra a cada 18 meses. A comunidade científica já está convencida de que, mantida a base tecnológica atual a lei será violada em poucas décadas. Ou seja, o processo de miniaturização com componentes à base de silício se esgotará.
Tudo indica que o grafeno vai desbancar o silício e iniciar a era da nanoeletrônica. O grafeno é o plano de carbono que forma o grafite. Forma também os fulerenos e os nanotubos, como se vê na ilustração abaixo.
Na coluna usei a metáfora da autoestrada para discutir o processo de condução nos semicondutores, e mencionei que uma propriedade peculiar do grafeno era que em alguns pontos a banda de condução tangencia a de valência. A figura abaixo (http://nanodevices.fmns.rug.nl/uploads/FND/GrapheneBand640.jpg) é uma bela ilustração desse resultado.
Para saber mais
Esse tema está na base de toda tecnologia presente em nossa civilização, portanto, literatura é que não falta. Por exemplo, em 28.02.2009, a web of science exibe 7.637 documentos com a palavra-chave microprocessor, 29.806 com transistor, e 3.663 com graphene. Portanto, vou sugerir apenas algumas poucas referências, em função do meu gosto pessoal ou da facilidade de acesso.
- A coleção Crônicas da Física, de José Maria Filardo Bassalo, editada pela Editora da UFPA, é uma excelente referência. São seis volumes, em quase todos ele escreve algo relacionado com física da matéria condensada ou eletrônica.
- MAGALHÃES, G. Das máquinas de calcular à informática, disponível em <http://www.mast.br/arquivos_sbhc/145.pdf>. Acesso em 28.02.2009.
- RIPPER FILHO, J.E. História da microeletrônica no Brasil. Disponível em <http://www2.desenvolvimento.gov.br/arquivo/publicacoes/sti/indBraOpoDesafios/coletanea/Semicondutores/Ripper.pdf>. Acesso em 28.02.2009.
- BASSALO, J.M.F. A crônica da física do estado sólido. Do tubo de Geissler às válvulas a vácuo. Disponível em <http://www.sbfisica.org.br/rbef/pdf/vol15a15.pdf>. Acesso em 28.02.2009.
- The Transistor in a Century of Electronics. Disponível em <http://nobelprize.org/educational_games/physics/transistor/history/>. Acesso em 28.02.2009.
- Graphene holds promise for spintronics. Disponível em <http://www.sciencedaily.com/releases/2008/02/080210124107.htm>. Acesso em 28.02.2009.
- GEIM, A.K., NOVOSELOV, K.S. The rise of graphene. Disponível em <http://www.lbl.gov/publicinfo/newscenter/pr/2008/graphene.pdf>. Acesso em 28.02.2009.
