Engenheiros da Universidade do Colorado em Boulder, em colaboração com a Universidade do Arizona e os Laboratórios Nacionais de Sandia, desenvolveram um inovador “laser de fônons” capaz de gerar vibrações minúsculas, semelhantes a terremotos, diretamente em um microchip. Esta descoberta, publicada na revista Nature em 14 de janeiro de 2026, sinaliza uma mudança profunda para a eletrônica do futuro, prometendo smartphones e dispositivos sem fio significativamente menores, mais rápidos e com maior eficiência energética.
Ao contrário dos sistemas atuais, que dependem de configurações mais volumosas e complexas, este avanço consolida componentes cruciais em um único chip. A tecnologia, que opera com baixo consumo de energia a partir de uma bateria, poderia desmaterializar a necessidade de múltiplos chips separados, simplificando radicalmente a arquitetura interna dos aparelhos. O impacto vai além dos celulares, estendendo-se a radares de próxima geração e equipamentos médicos, transformando a maneira como interagimos com a tecnologia.
O papel das ondas acústicas de superfície na eletrônica
As ondas acústicas de superfície (SAWs) já são elementos fundamentais em diversas tecnologias modernas, desde sistemas de GPS e abridores de portas de garagem até radares e, claro, smartphones. Elas funcionam como ondas sonoras que viajam exclusivamente pela superfície de um material, atuando como filtros precisos que convertem sinais de rádio em vibrações mecânicas. Este processo permite que os chips separem sinais úteis de interferências e ruídos de fundo antes de reconvertê-los em ondas de rádio limpas.
Matt Eichenfield, autor sênior do estudo e professor na Universidade do Colorado em Boulder, enfatiza que os dispositivos SAW são críticos para muitas das tecnologias mais importantes do mundo. No entanto, os sistemas SAW existentes geralmente exigem dois chips distintos e uma fonte de energia externa. O novo laser de fônons, por sua vez, revoluciona essa abordagem ao integrar todas as funcionalidades em um único chip, operando com uma bateria e atingindo frequências muito mais altas do que os 4 gigahertz (GHz) típicos dos dispositivos SAW tradicionais, com potencial para dezenas ou centenas de GHz.
A engenharia por trás do laser de fônons
O funcionamento do laser de fônons é análogo ao de um laser de diodo convencional, que amplifica a luz ao fazê-la ricochetear entre espelhos em um chip semicondutor. A diferença é que, em vez de fótons de luz, este dispositivo gera vibrações coerentes, ou seja, fônons. Alexander Wendt, estudante de pós-graduação da Universidade do Arizona e principal autor do estudo, descreve-o como “as ondas de um terremoto, só que na superfície de um pequeno chip”.
O dispositivo, com cerca de meio milímetro de comprimento, é composto por várias camadas de materiais especializados. Na base, encontra-se o silício, amplamente utilizado em chips de computador. Acima dele, há uma fina camada de niobato de lítio, um material piezoelétrico conhecido por sua capacidade de converter energia elétrica em movimento mecânico, gerando campos elétricos oscilantes que podem desencadear vibrações.
A camada final é uma folha ultrafina de arsenieto de índio e gálio (InGaAs), um semicondutor de composto III-V com propriedades eletrônicas excepcionais, incluindo alta mobilidade de elétrons e uma banda proibida ajustável. Essa combinação permite que as vibrações na superfície do niobato de lítio interajam diretamente com os elétrons de alta velocidade no InGaAs, amplificando as ondas de forma controlada.
A pesquisa representa um passo crucial para a integração completa de rádios em um único chip. Eichenfield ressalta que o laser de fônons era o último “dominó a cair” para tornar possível a fabricação de cada componente de rádio em um único chip, utilizando a mesma tecnologia. Esse avanço pode levar a uma nova geração de eletrônicos, caracterizada por menor tamanho, maior desempenho e menor consumo de energia.
A capacidade de criar e controlar essas “ondas sísmicas” em escala microscópica, com uma precisão e eficiência sem precedentes, abre um leque de possibilidades para o futuro da tecnologia. Desde a miniaturização extrema de dispositivos de consumo, como smartphones, até a criação de sensores mais sensíveis e sistemas de comunicação mais robustos, o laser de fônons aponta para uma era em que a complexidade dos componentes eletrônicos será drasticamente reduzida, impulsionando inovações que hoje mal podemos imaginar. O futuro dos dispositivos conectados pode ser mais compacto e poderoso do que se esperava.
