Diseñan un interruptor electrónico con un grosor de 3 átomos

Mediante simulaciones por ordenador, unos científicos han dado con un diseño idóneo para crear un cristal que se comportaría como un interruptor o conmutador entre estructuras conductoras y no conductoras. Esto podría llevar a materiales electrónicos flexibles y permitir incluso “tejer” un teléfono móvil como parte de una camisa.

Hoy en día, existe un fuerte interés científico y del público en general hacia el desarrollo de dispositivos electrónicos que se puedan doblar, plegar y retorcer sin que ello afecte a su funcionalidad. Por ejemplo, un ordenador tableta con pantalla relativamente grande, que tuviera la consistencia de un pañuelo, se podría llevar plegado en un bolsillo.

Avanzando hacia esa meta, equipos de ingenieros de todas partes del mundo han estado probando sistemas electrónicos basados en nuevos materiales que sean tanto flexibles como capaces de ser encendidos o apagados, esto es, capaces de conmutar entre dos estados eléctricos, conectado-desconectado, uno-cero, las órdenes binarias que operan en cualquier dispositivo digital. Ahora, Karel-Alexander Duerloo, Evan Reed y Yao Li, de la Universidad de Stanford en California, Estados Unidos, han descubierto lo que, según todos los indicios, es el mejor material de ese tipo.

Se trata de un cristal que puede formar una hoja como la de un papel, aunque mucho más fino, con apenas tres átomos de grosor. Las simulaciones por ordenador muestran que esta retícula cristalina tiene la notable habilidad de comportarse como un interruptor: se puede tirar de ella o empujarla mecánicamente, hacia adelante o hacia atrás, entre dos estructuras atómicas distintas, una que conduce bien la electricidad, y la otra que no lo hace.

El material conmutable se forma cuando una capa atómica de átomos de molibdeno pasa a estar situada entre dos capas atómicas de átomos de telurio.

En la imagen de arriba, este cristal de tres átomos de grosor se muestra como semiconductor no conductor. El cambio de estado se efectúa a través de una fuerza que tira del material hacia el exterior, como se muestra en la imagen central, adquiriendo entonces un estado metálico o conductor. La tercera imagen muestra el cristal de nuevo en un estado no conductor. (Imágenes: Karel-Alexander Duerloo)

Hasta ahora, el descubrimiento sólo existe como un diseño elemental basado en una simulación informática. Pero los autores del hallazgo confían en que este trabajo inspirará a otros científicos a fabricar el cristal ultradelgado y utilizarlo para crear componentes electrónicos y dispositivos que serían livianos y flexibles como fibras textiles.

Teóricamente, tales materiales electrónicos tienen el potencial de reducir el elevadísimo consumo de energía que agota las baterías en muchos dispositivos portátiles actuales, tales como los teléfonos inteligentes (smartphones). Este nuevo y energéticamente eficiente material podría también hacer posible la creación de ropa “inteligente”. Un ejemplo de esto último sería un teléfono móvil o un sistema GPS tan livianos que pudieran formar parte de una camisa.

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