Crean chip con material que desafía al silicio (y no es el grafeno)

Investigadores suizos probaron el primer chip de computadora hecho con una sustancia que ha sido calificada como una "prometedora" alternativa al silicio.

El equipo de científicos usó un mineral natural llamado molibdenita (MoS2).

Los investigadores señalaron que la sustancia podría ser usada en capas más delgadas que las del silicio, que es actualmente el componente más común en la fabricación de artefactos electrónicos.
Se informó que el MoS2 podría hacer chips más pequeños, flexibles y que consuman menos energía.
La sustancia es actualmente usada como un ingrediente de lubricantes para motores, cera para esquís y un agente para reforzar los plásticos.
El profesor Andras Kis, director del laboratorio de Electrónica y Estructuras a Nanoescala (LANES, por sus siglas en inglés: Laboratory of Nanoscale Electronics and Structures) en Lusanne, publicó los detalles de la investigación en la última edición de la revista especializada ACS Nano.
Kis indicó que el equipo decidió experimentar con este semiconductor antes de hacerlo con otro material, en parte porque es muy fácil de encontrar.
"Existen alrededor de 19 millones de toneladas métricas", le dijo a la BBC el profesor Kis.
"Puedes ir a algunos sitios en internet y comprar 1cm x 1cm del cristal por alrededor US$100".

La superficie

Para obtener una capa del material para hacer sus experimentos, el equipo del profesor Kis colocó una banda de plástico pegajoso sobre el cristal, lo separó y luego adhirió la cinta a un soporte.

La separación del plástico dejó una lámina muy delgada de MoS2 expuesta.
Con ese material, el equipo elaboró el prototipo de un circuito de microchip al cual adjuntaron seis series de transistores, lo que les permitió ejecutar operaciones lógicas.
Aunque el circuito integrado era básico, el profesor Kis señaló que esa unidad probó que diseños más complejos serían posibles en chips más delgados que los que se producen con silicio.
"El problema con el silicio es que no puedes hacer cosas muy delgadas porque es muy reactivo", explicó.
"La superficie tiende a oxidarse –para unirse con el oxígeno y con el hidrógeno- y eso hace que sus propiedades eléctricas se degraden cuando necesitas hacer una capa muy fina".
Como consecuencia, las capas más delgadas de silicio que se pueden usar en chips de computadoras tienen un grosor de alrededor dos nanómetros.
El MoS2, en contraste, puede ser usado para crear capas de sólo tres átomos de grueso, es decir, al menos tres veces más pequeñas que la de silicio.

Energía

Una ventaja clave de tener un material más delgado es que los transistores pueden también ser más pequeños.
"Si tienes un transistor que es muy delgado, automáticamente disipará menos energía y, por ende, utilizará menos. Eso permitirá la fabricación de electrónicos que utilicen menos energía eléctrica", dijo Kis.
El MoS2 tiene la ventaja de que es tan rígido como el acero inoxidable, pero también puede ser muy flexible.
"Se puede doblar en ángulos grandes y también se puede estirar bastante", indicó el profesor Kis.
"Si tomas una lamina de molibdenita puedes estirarla, lo cual aumenta su longitud en 10%. Eso es mucho en este contexto".
"Si haces lo mismo con el silicio, se rompería como el vidrio".
El equipo señaló que el material podría utilizarse en electrónica flexible que pudiera enrollarse en tubos, adherirse a la piel o en teléfonos celulares que se adapten a la forma de la cara de su usuario.

Desafío

El MoS2 enfrenta el desafío que representa el grafeno, otro semiconductor flexible que ha sido calificado como un potencial reemplazo del silicio.
Pero el equipo suizo cree que el material tiene una ventaja clave: puede amplificar las señales electrónicas a temperatura ambiente, mientras que el grafeno debería enfriarse a 70 kelvin, temperatura lo suficientemente fría para que el nitrógeno se vuelva líquido.
"Si te fijas en los circuitos de las computadores, por ejemplo, te darás cuenta que tienen millones de transistores conectados en series que hacen cálculos", indicó Kis.
"Lo importante es que la señal que entra al procesador no se reduzca debido a la operación porque perdería la señal eléctrica en el chip".
"La señal tiene que ser constantemente amplificada. El silicio puede hacerlo así como también la molibdenita, pero el grafeno sólo puedo hacerlo a temperaturas muy bajas".
Pese al potencial del MoS2, los investigadores dijeron que pasarían al menos entre 10 y 20 años antes de que tenga usos comerciales.
El grupo dijo que planea explorar si podría ampliar las propiedades conductoras del mineral e intentará encontrar una forma de producir capas delgadas de la sustancia, con menos mano de obra.