A eletrônica moderna alimenta tudo, desde smartphones até satélites, mas todos compartilham uma limitação importante. o calor Quando a temperatura sobe acima de cerca de 200 °C, a maioria dos dispositivos começa a quebrar. Durante décadas, esta barreira térmica tem sido um dos desafios de engenharia mais difíceis.
Pesquisadores da Universidade do Sul da Califórnia acreditam agora ter encontrado uma maneira de superar esse limite.
Em um estudo publicado em 26 de março de 2026 ciênciaJoshua Yang, professor de engenharia elétrica e de computação na Escola de Engenharia Viterbi da USC e no Departamento Ming Hsieh da Escola de Computação Avançada da USC, Arthur B. Uma equipe liderada pela Cátedra Freeman, revelou um novo tipo de dispositivo de memória que opera em temperaturas de até 700 graus Celsius (~1300 graus). Esta temperatura excede a da lava derretida e é muito mais elevada do que qualquer outra alcançada anteriormente para esta classe de tecnologia. O dispositivo não apresentava sinais de falha. Na verdade, 700 graus era apenas o máximo que seu equipamento poderia testar.
“Você poderia chamar isso de revolução”, disse Young. “Esta é a melhor memória de alta temperatura já demonstrada.”
Um memristor construído para calor extremo
O novo dispositivo é conhecido como memristor, um componente em nanoescala que pode armazenar e computar dados. É construído como uma estrutura microscópica em camadas, com dois eletrodos de cada lado e uma fina camada de cerâmica no meio.
Jian Zhao, primeiro autor do estudo, construiu o dispositivo usando tungstênio para o eletrodo superior, cerâmica de óxido de háfnio no meio e grafeno para a camada inferior. O tungstênio tem o ponto de fusão mais alto de qualquer material, enquanto o grafeno, uma folha de carbono com a espessura de um único átomo, é conhecido por sua excepcional resistência e resistência ao calor.
Esta combinação produziu um desempenho extraordinário. O dispositivo retém dados por mais de 50 horas a 700 graus sem a necessidade de atualização. Ele suporta mais de um bilhão de ciclos de comutação nessa temperatura e opera a apenas 1,5 volts com velocidades medidas em dezenas de nanossegundos.
Um avanço inesperado
A descoberta não fazia parte do plano original da equipe. Inicialmente, eles estavam tentando desenvolver um dispositivo diferente baseado em grafeno, que não funcionou como esperado. No caminho, eles encontraram algo surpreendente.
“Para ser honesto, aconteceu por acidente, como acontece com a maioria das descobertas”, disse Yang. “Se você pode prever isso, geralmente não é surpreendente e provavelmente não é significativo o suficiente”.
Uma investigação mais aprofundada revelou por que o dispositivo funcionou tão bem. Na eletrônica convencional, o calor faz com que os átomos de metal no eletrodo superior migrem lentamente através da camada cerâmica. Eventualmente, eles alcançam o eletrodo inferior, fazendo uma conexão permanente que causa curto-circuito no dispositivo e o trava no estado ligado.
O grafeno evita essa falha. Sua interação com o tungstênio é, como descreve Yang, como a do óleo e da água. Os átomos de tungstênio que se aproximam da superfície do grafeno não podem se fixar a ela. Sem um ponto estável para fixação, eles se afastam em vez de formar uma ponte condutora. Evita curtos-circuitos e preserva a funcionalidade do aparelho mesmo em calor extremo.
Os pesquisadores confirmaram esse processo usando microscopia eletrônica avançada, espectroscopia e simulações em nível quântico. Ao compreender o que acontece na interface atômica, eles transformaram um resultado inesperado em um princípio que pode orientar projetos futuros. Outros materiais com propriedades de superfície semelhantes podem ser identificados, o que pode ajudar a dimensionar a tecnologia para produção industrial.
Aplicações em ambientes extremos
Os eletrônicos capazes de operar acima de 500 graus Celsius são há muito tempo um objetivo da exploração espacial. Por exemplo, Vênus tem temperaturas de superfície em torno desse nível, e todos os módulos de pouso enviados para lá falharam um pouco devido ao calor extremo. Os atuais chips baseados em silício não podem sobreviver a tais condições.
“Já ultrapassamos os 700 graus e suspeitamos que será mais alto”, disse Young.
As aplicações potenciais vão além das missões espaciais. Os sistemas de energia geotérmica requerem componentes eletrônicos que possam operar nas profundezas do subsolo, onde a rocha circundante pode queimar em brasa. Os sistemas nucleares e de fusão também expõem os equipamentos a calor intenso. Mesmo em ambientes diários, a durabilidade é significativamente melhorada. Um dispositivo classificado para 700 graus será extremamente robusto em temperaturas de cerca de 125 graus frequentemente atingidas dentro de eletrônicos automotivos.
Por que isso é importante para a inteligência artificial
Além do armazenamento de dados, o aparelho oferece uma grande vantagem para a inteligência artificial. Muitos sistemas de IA dependem fortemente da multiplicação de matrizes, uma operação matemática utilizada em tarefas como reconhecimento de imagens e processamento de linguagem. Os computadores tradicionais realizam esses cálculos passo a passo, consumindo grandes quantidades de energia.
Os memristores abordam o problema de maneira diferente. Usando a lei de Ohm, onde a tensão vezes a condutância é igual à corrente, o instrumento calcula diretamente quando a corrente flui através dele. Os resultados são obtidos imediatamente, pois a medição é atual.
“Mais de 92% da computação em sistemas de IA como ChatGPT nada mais é do que multiplicação de matrizes”, disse Yang. “Tal dispositivo pode executar ordens de grandeza da maneira mais eficiente, rápida e com baixo consumo de energia.”
Yang e três dos coautores do estudo (Kiangfei Xia, Miao Hu e Ning Jie) já co-fundaram uma empresa chamada TetraMem para comercializar chips de IA baseados em memristor em temperatura ambiente. O laboratório deles já está usando chips funcionais da TetraMem para tarefas de aprendizado de máquina. A versão de alta temperatura descrita neste estudo poderia estender essas capacidades a ambientes onde a eletrônica tradicional não pode operar, permitindo que dispositivos como naves espaciais ou sensores industriais processem dados diretamente no local.
De protótipos de laboratório a tecnologia do mundo real
Apesar dos resultados promissores, Yang ressalta que as aplicações práticas ainda estão distantes. A memória é apenas uma parte de um sistema de computação completo. Circuitos lógicos de alta temperatura também precisam ser desenvolvidos e integrados. Além disso, os dispositivos atuais eram fabricados manualmente, em escala muito pequena, em laboratório, de modo que a fabricação em escala levaria tempo.
“Este é o primeiro passo”, disse Young. “Ainda há um longo caminho a percorrer. Mas logicamente, você pode ver: agora isso torna isso possível. O elemento que faltava foi criado.”
Do ponto de vista da fabricação, os dois materiais utilizados no dispositivo, tungstênio e óxido de háfnio, já são amplamente utilizados na fabricação de semicondutores. O grafeno é novo, mas está sendo desenvolvido ativamente por grandes empresas como TSMC e Samsung e já é produzido em escala de wafer em ambientes de pesquisa.
Um passo em direção a uma nova fronteira
O trabalho foi conduzido através do Centro Concreto, Centro de Computação Neuromórfica em Ambientes Extremos, centro multiuniversitário de excelência liderado pela USC e apoiado pelo Escritório de Pesquisa Científica da Força Aérea e pelo Laboratório de Pesquisa da Força Aérea. O trabalho experimental original foi feito em colaboração com a equipe do Dr. Sabyasachi Ganguly no AFRL Materials Lab em Dayton, Ohio, enquanto a análise teórica envolveu pesquisadores da USC e colaboradores da Universidade Kumamoto, no Japão.
Para jovens, Publ ciência Reflete mais do que uma única conquista.
“A exploração espacial nunca foi tão real, tão próxima e em tão grande escala”, disse ele. “Este artigo representa um salto crítico para uma fronteira maior e mais emocionante.”
