Chips e semicondutores

Três caminhos de pesquisa que redefinem o transistor, a memória e os materiais semicondutores

Pesquisas recentes do MIT e de universidades americanas e sul-coreanas apresentam três tendências diferentes em hardware: circuitos bacterianos para monitoramento ambiental, um dispositivo antiferromagnético que aproveita o esquecimento para processar séries temporais e um material de alta entropia que combina condução semicondutora e baixa condutividade térmica.

2026-08-25
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certi.news Editorial Team
Três caminhos de pesquisa que redefinem o transistor, a memória e os materiais semicondutores

Três estudos de pesquisa recentes apresentam caminhos distintos para ampliar o conceito de semicondutores para além das estruturas tradicionais: circuitos de colônias bacterianas capazes de executar operações lógicas, um dispositivo baseado em materiais antiferromagnéticos para reter entradas recentes e esquecer as mais antigas, e um material de óxido de alta entropia que combina propriedades semicondutoras com condutividade térmica muito baixa. Esses resultados foram publicados em pesquisas independentes e apresentados pelo site Semiconductor Engineering em 25 de agosto de 2026.

Bactérias executam operações lógicas

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) conseguiram projetar a bactéria Pantoea agglomerans para funcionar como transistores em circuitos destinados ao monitoramento ambiental. A equipe projetou dois tipos de transistores: um é ativado pela molécula OC-6, enquanto o outro é desligado na presença da mesma molécula. Em ambos os casos, o transistor monitora uma molécula-alvo, a OC-12, e então produz uma molécula de saída chamada OHC-14.

Os pesquisadores usaram três cepas bacterianas para traduzir o sinal de OHC-14 em uma saída que pudesse ser transmitida a outro transistor. As colônias bacterianas foram impressas em placas contendo ágar, deixando uma distância de aproximadamente 5 milímetros entre as colônias para que os sinais passassem para a colônia mais próxima e depois para a seguinte em uma única direção.

Os experimentos demonstraram a execução de portas lógicas multi-entrada, «ou» e «implicação», e os transistores também foram combinados para construir circuitos de soma de dois sinais, processamento de sinais múltiplos e demultiplexação. O maior circuito continha 24 colônias bacterianas. No entanto, cada operação de computação leva cerca de oito horas, um período considerado pelos pesquisadores adequado para aplicações biológicas, mas não para substituir computadores tradicionais. A equipe espera usar esses circuitos nas folhas ou raízes das plantas para monitorar e responder a estresses ambientais.

O esquecimento como função computacional

Na Coreia do Sul, pesquisadores da Universidade Nacional de Seul e da Universidade Sungkyunkwan desenvolveram um dispositivo semicondutor baseado em um material antiferromagnético, capaz de reter entradas recentes e esquecer automaticamente informações mais antigas. O dispositivo de dois terminais combina dióxido de zircônio com óxido amorfo de índio, gálio e zinco (a-IGZO).

O aprimoramento da composição do a-IGZO resultou em diferenças claras na corrente mesmo com mudanças limitadas no estado do dispositivo, alcançando uma razão de ligado para desligado de aproximadamente 890. O dispositivo também distinguiu 16 combinações diferentes de entradas de 4 bits e alcançou uma precisão de 90,4% no reconhecimento de números manuscritos, com uma redução de 75% nos dados de entrada.

O que muda na prática? Em vez de considerar o retorno do material ao seu estado original após a remoção da tensão como uma desvantagem, os pesquisadores o utilizaram como um mecanismo de «esquecimento» voltado ao processamento de dados de séries temporais. A equipe afirma que o dispositivo combina conversão não linear, memória de curto prazo e preparação natural em um único componente, mas ainda planeja reduzir a área do dispositivo e validar os circuitos no nível da matriz antes de ampliá-lo para um sistema de inteligência artificial de borda destinado a sinais sonoros, biológicos e ambientais.

Mistura de múltiplos elementos para criar um novo material

Já pesquisadores da Universidade Carnegie Mellon e da Universidade Estadual da Pensilvânia transformaram um óxido metálico isolante em um semicondutor usando mistura de alta entropia. O material A₆WO₄ baseia-se na incorporação de manganês, ferro, cobalto, níquel, cobre e zinco em uma estrutura de óxido de tungstênio, em uma única estrutura cristalina conhecida como wolframita.

O material combina transporte semicondutor e condutividade térmica extremamente baixa, duas propriedades que normalmente são difíceis de reunir em óxidos, segundo os pesquisadores. A importância do resultado está no fato de que a desordem química não foi usada aleatoriamente, mas como um meio de ajustar simultaneamente as propriedades eletrônicas e térmicas. A equipe acredita que isso pode abrir caminho para materiais de dispositivos termoelétricos que convertam calor residual em eletricidade, embora esse uso ainda permaneça no âmbito das possibilidades de pesquisa que exigem desenvolvimento adicional.

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Semiconductor Engineering
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certi.news Editorial Team

O que você precisa saber

O artigo apresenta três linhas de pesquisa para ampliar o uso de semicondutores: circuitos bacterianos para monitoramento ambiental, uma memória antiferromagnética que aproveita o esquecimento para processar séries temporais e um material de óxido de alta entropia que combina condutividade semicondutora e baixa condutividade térmica. As aplicações práticas amplas desses resultados ainda estão em fase de pesquisa e desenvolvimento.

  • Pesquisadores do MIT projetaram a bactéria Pantoea agglomerans para executar funções de transistor e circuitos lógicos baseados em sinais químicos.
  • O maior circuito bacteriano continha 24 colônias, mas a execução da operação leva cerca de oito horas, o que o torna mais adequado para aplicações biológicas do que para a computação tradicional.
  • Pesquisadores coreanos desenvolveram um dispositivo antiferromagnético que retém as entradas recentes e esquece automaticamente as mais antigas para processar dados de séries temporais.
  • O dispositivo alcançou uma razão de ligado para desligado de aproximadamente 890 e uma precisão de 90,4% no reconhecimento de números escritos à mão, reduzindo os dados de entrada em 75%.
  • Pesquisadores da Carnegie Mellon e da Pensilvânia desenvolveram o material de alta entropia A₆WO₄, que combina condutividade semicondutora e baixa condutividade térmica.
  • O material poderá ser usado futuramente em dispositivos termoelétricos, mas esse uso ainda é uma possibilidade de pesquisa que exige desenvolvimento adicional.

Perguntas frequentes

Quais são as aplicações propostas para os circuitos bacterianos?

Os pesquisadores esperam usá-los nas folhas ou raízes das plantas para monitorar e responder a estresses ambientais.

Como o dispositivo antiferromagnético usa o esquecimento?

O dispositivo aproveita o retorno do material ao seu estado original após a remoção da tensão como um mecanismo automático para esquecer as informações mais antigas, atendendo ao processamento de séries temporais.

Qual é a composição do material A₆WO₄?

Ele contém manganês, ferro, cobalto, níquel, cobre e zinco em uma estrutura de óxido de tungstênio com uma estrutura cristalina do tipo wolframita.

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