Electrónica sin semiconductores ahora es posible con metamateriales
Inés Pérez
Científicos de UC San Diego han construido el primer dispositivo microelectrónico controlado por láser sin semiconductores, que utiliza electrones libres, al igual que los tubos de vacío.
La investigación podría resultar en mejores paneles solares y dispositivos microelectrónicos más rápidos que puedan transportar más energía.
Los semiconductores basados en silicio y otros materiales son muy buenos, sobre todo considerando que nos han ayudado a introducir miles de millones de transistores en unos pocos centímetros cuadrados.
Pero tienen algunos problemas: la velocidad de los electrones está limitada por la resistencia de los materiales semiconductores, y se requiere un impulso de energía para hacerlos fluir a través de la "brecha de banda" causada por las propiedades aislantes de los semiconductores como el silicio.
Los tubos de vacío no tienen esos problemas, ya que desprenden electrones libres para transportar (o no) una corriente a través de un espacio.
Sin embargo, conseguir electrones libres a tamaños de nanoescala es problemático. Se necesitan tensiones altas (más de 100 voltios), altas temperaturas o un láser de gran alcance para soltarlos.
Crean el transistor más pequeño de la historia de sólo 1nm.
El equipo de UC San Diego resolvió ese problema al construir nanoestructuras "hongo" de oro, con tiras de oro paralelas adyacentes (arriba). Al combinar una cantidad relativamente baja de voltaje (10 voltios) con un láser de baja potencia, fueron capaces de desplazar los electrones del metal dorado.
El resultado fue un aumento de diez veces (1000%) en la conductividad en el sistema, un cambio suficiente "para realizar los estados encendido y apagado, es decir, la estructura funciona como un interruptor óptico", según el estudio.
El dispositivo puede entonces actuar como un transistor, amplificador de potencia o fotodetector, como lo hacen los semiconductores. Pero, en teoría, puede trabajar con menos resistencia y manejar mayores cantidades de energía.
Hasta ahora, la investigación es sólo una prueba de concepto, pero es muy prometedora.
"A continuación, necesitamos entender hasta qué punto estos dispositivos pueden ser escalados y los límites de su rendimiento", dijo el autor Dan Sievenpiper.
El equipo tiene como objetivo explorar las aplicaciones no sólo en la electrónica, sino también en la fotovoltaica, las aplicaciones medioambientales y, posiblemente, el armamento. Después de todo, la investigación fue financiada por DARPA.
Conoce cómo trabajamos en Computerhoy.