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Jueves, 15 marzo 2012
Ciencia de los Materiales

Arquitectura vertical para el grafeno, la clave para su uso en chips

El material más delgado, más fuerte y con mejor conductividad a temperatura ambiente tiene el potencial de revolucionar la ciencia de los materiales y quizá hasta de reemplazar al silicio en muchas aplicaciones. Las notables propiedades del grafeno podrían conducir a la producción industrial de pantallas táctiles enrollables y flexibles, aeronaves más ligeras, receptores de TV de alta definición no mucho más gruesos que un póster y adheribles a la pared casi con tanta facilidad, y conexiones de internet de alta velocidad, por mencionar sólo algunas de las aplicaciones.

El camino hacia el pleno uso del grafeno ha estado obstaculizado por un serio problema: este material es demasiado conductor para ser usado en chips. Ahora, se ha encontrado un modo prometedor de solucionarlo.

El grafeno, descubierto en el 2004 en la Universidad de Manchester, Reino Unido, por Andre Geim y Konstantin Novoselov, consta de una sola capa de átomos de carbono distribuidos en una especie de celosía hexagonal, similar a la de un panal de miel.

Una de las muchas aplicaciones potenciales del grafeno es su uso como material básico para los chips en vez del silicio. Este potencial ha despertado la atención de los mayores fabricantes de chips, entre los que figuran IBM, Samsung, Texas Instruments e Intel. Ya han sido fabricados transistores individuales con muy altas frecuencias, de hasta 300 GHz por varios grupos de diversas naciones.

Desgraciadamente, esos transistores no pueden ser agrupados muy estrechamente en un chip porque presentan muchas fugas de corriente, incluso en el estado más aislante del grafeno. Esta corriente eléctrica causaría que los chips se fundieran en una fracción de segundo.

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Este problema ha estado presente desde 2004, cuando Andre Geim y Konstantin Novoselov hicieron el descubrimiento que fue galardonado en 2010 con un Premio Nobel de Física. Y a pesar del gran esfuerzo mundial orientado desde entonces a resolverlo, hasta ahora no se ha ofrecido ninguna solución real.

El equipo de Geim, Novoselov y Leonid Ponomarenko ahora ha ideado un transistor que puede ser la clave para lograr que el grafeno ascienda en la industria a un puesto tan importante como el ocupado hoy en día por el silicio.

Estos investigadores basaron su nuevo diseño en el uso del grafeno en dirección vertical en vez de lateral (en un plano). Emplearon el grafeno como un electrodo desde el cual pueden pasar los electrones hacia dentro de otro metal a través de un material dieléctrico.

Entonces aprovecharon una característica verdaderamente única del grafeno: que un voltaje externo puede cambiar de manera notable la energía de los electrones que pasan a través del material del modo descrito. Como resultado, se ha obtenido un nuevo tipo de transistor en el cual el grafeno es un ingrediente crítico.


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