31/01/2012 - Un competidor del grafeno utilizado para fabricar circuitos

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La molibdenita podría tener una ventaja crucial sobre el grafeno a la hora de fabricar componentes electrónicos de menor tamaño y mayor rapidez.

Los primeros circuitos lógicos fabricados usando láminas de un átomo de grosor de un material llamado molibdenita indican una posible y nueva solución al problema de conseguir más potencia de los componentes de ordenador hechos de silicio.

También establecen a la molibdenita como un competidor del grafeno. Estas láminas de carbono de un átomo de espesor, según se cree, son capaces de resolver las deficiencias del silicio, y sus creadores recibieron el premio Nobel en 2010.

La tecnología basada en el silicio plantea problemas ya que, durante años, se ha logrado mejorar el rendimiento mediante la reducción del tamaño de las características de los chips de dicho material, aunque ese tipo de reducción tiene sus límites. Este año saldrán a la venta chips con características de hasta 22 nanómetros y, a muy pequeña escala, la tecnología del silicio se enfrenta a problemas como la oxidación, lo que reduce el rendimiento y causa pérdidas de energía.

La molibdenita, o MoS2, podría permitir crear componentes electrónicos aún más pequeños y sin este tipo de problemas, según afirma Andras Kis, que dirigió un equipo en el Instituto Federal Suizo de Tecnología de Lausanne, Suiza, para crear los primeros circuitos lógicos integrados (la base de los chips de ordenador) usando láminas de molibdenita.

Las hojas del material, de 0,65 nanómetros de espesor y aproximadamente 10 micras de un extremo a otro, fueron extraídas de cristales de molibdenita de origen natural. Las láminas se convirtieron en transistores y fueron colocadas sobre una oblea de silicio, para después añadirles conexiones eléctricas de oro. Los transistores vinculados funcionaron como puertas lógicas, es decir, la base de los componentes de la computación digital.

Aquellos investigadores dedicados a la búsqueda de alternativas al silicio han estado trabajando con el grafeno durante años y, por ejemplo, han creado prototipos de transistores capaces de funcionar a velocidades mucho más altas que las del silicio. Sin embargo, Kis afirma que la molibdenita posee una ventaja crucial. "Lo bueno de nuestro material es que a veces puede conducir la corriente, y a veces no".

Para realizar las mismas funciones del silicio en la electrónica, un material debe ser capaz de pasar entre estado conductor y no conductor, para así señalizar los 1 y 0, algo posible gracias a una propiedad de la electrónica conocida como "banda prohibida". La molibdenita tiene, de forma natural, un espacio de banda adecuado para su uso en la electrónica, mientras que con el grafeno no ocurre lo mismo. Dar al grafeno una banda prohibida requiere el uso de técnicas complejas como la colocación de capas del material, su enfriamiento a bajas temperaturas, o tener que cortarlo de forma muy precisa.

"Todo el mundo hablaba únicamente del grafeno, por lo que se nos ocurrió pensar en algo un poco diferente", asegura Kis. "Hoy día se presta mucha más atención al MoS2". Aunque su equipo utilizó molibdenita natural, se puede crear fácilmente haciendo reaccionar azufre con el metal molibdeno, ampliamente utilizado en la industria del acero.

James Hone, en la Universidad de Columbia (EE.UU.), se dedica al estudio del grafeno y de la molibdenita. Señala que el equipo suizo tuvo éxito a la hora de encontrar una forma de permitir que los electrones fluyan libremente entre los electrodos de oro en la molibdenita, ya que los dos materiales, de forma natural, no se conectan bien. El equipo de Kis resolvió el problema mediante la adición de "puertas" de óxido de hafnio, que funcionan como rampas eléctricas entre los terminales de oro y la molibdenita.

El equipo suizo ha establecido un nuevo referente de rendimiento para la molibdenita, indica Hone. "Estamos empezando a observar que lo divertido vendrá cuando mezclemos y combinemos estos materiales en 2D en diferentes sustratos para funcionalidades diferentes", asegura. "En la actualidad hay mucha gente interesada. Las cosas están progresando muy rápidamente".

Sin embargo, a pesar de que la molibdenita parece ser una vía prometedora que explorar, la industria del silicio, valorada en miles de millones de euros, no está en riesgo de desaparecer a corto plazo, asegura Kis. "Todavía existen muchas cuestiones por resolver, como por ejemplo el modo de producción a gran escala", indica. "Ya se sabe realmente todo lo que hay que saber [sobre el silicio]. Hay mucho que explorar en relación a la molibdenita".
 

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