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La ciencia española acaba de dar un paso que podría marcar un antes y un después en el desarrollo de la electrónica del futuro.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Alicante (UA) ha logrado identificar por primera vez nanoestructuras de oro de tres átomos de espesor capaces de mantenerse estables a temperatura ambiente, un descubrimiento que abre la puerta a la fabricación de dispositivos electrónicos más pequeños, eficientes y precisos.
El avance, desarrollado por el Laboratorio de Transporte Cuántico (QT-Lab) de la Universidad de Alicante y publicado en la prestigiosa revista científica Physical Review Materials, resuelve una limitación que durante años había frenado la investigación en electrónica molecular: la necesidad de trabajar a temperaturas extremadamente bajas para estudiar este tipo de estructuras atómicas.
Hasta ahora, la comunidad científica sabía que el oro podía formar diminutas cadenas atómicas de uno o dos átomos de grosor cuando era sometido a determinadas condiciones experimentales. Sin embargo, estas configuraciones únicamente permanecían estables a temperaturas cercanas a los -269 ºC, lo que obligaba a utilizar costosos sistemas criogénicos.
El equipo liderado por el investigador Carlos Sabater ha conseguido demostrar que existen configuraciones de tres átomos de espesor que permanecen estables incluso en condiciones normales de laboratorio, un resultado que amplía el conocimiento sobre el transporte electrónico a escala atómica y facilita enormemente el estudio de estos materiales.
Según explica la Universidad de Alicante, el logro ha sido posible gracias a una combinación de técnicas experimentales avanzadas, simulaciones computacionales y cálculos de primeros principios, que han permitido observar con precisión la geometría y el comportamiento de estos diminutos "cables atómicos" de oro.
Más allá del descubrimiento de las nanoestructuras, uno de los aspectos más relevantes del estudio es el desarrollo de un nuevo sistema de calibración nanométrica que funciona a temperatura ambiente.
Hasta ahora, este tipo de experimentos requerían infraestructuras criogénicas muy costosas, disponibles únicamente en un reducido número de laboratorios internacionales. El nuevo procedimiento simplifica notablemente el trabajo experimental, abarata los costes y permitirá que muchos más centros de investigación puedan desarrollar estudios en electrónica molecular.
Además, la metodología ya ha sido validada con éxito en laboratorios de Países Bajos, Bélgica y Alemania, lo que demuestra que puede reproducirse de forma fiable fuera de las instalaciones donde fue desarrollada.
La industria electrónica lleva décadas reduciendo el tamaño de los componentes de ordenadores, teléfonos móviles, sensores y otros dispositivos. Sin embargo, cuando las dimensiones alcanzan apenas unos pocos nanómetros, los materiales dejan de comportarse según las leyes clásicas de la física y entran en juego los fenómenos cuánticos.
En ese escenario, disponer de nanocontactos extremadamente precisos resulta esencial para seguir avanzando en la miniaturización de los circuitos electrónicos.
Las nuevas estructuras de oro podrían actuar como conexiones eléctricas a escala atómica, facilitando el desarrollo de componentes más pequeños, rápidos, eficientes y con un menor consumo energético.
El descubrimiento tiene especial interés para la llamada electrónica molecular, una disciplina que busca utilizar moléculas individuales como elementos funcionales dentro de futuros dispositivos electrónicos. Conseguir conexiones estables entre esas moléculas constituye uno de los principales desafíos del sector, y el trabajo del equipo alicantino supone un avance significativo en esa dirección.
Aunque todavía se trata de investigación básica, las posibles aplicaciones son muy amplias.
Los investigadores consideran que esta tecnología podría contribuir en los próximos años al desarrollo de:
Comprender cómo circula la electricidad a través de estructuras compuestas únicamente por unos pocos átomos también permitirá diseñar materiales con propiedades completamente nuevas para futuras generaciones de dispositivos electrónicos.
El trabajo del QT-Lab consolida a la Universidad de Alicante como uno de los centros de referencia europeos en investigación sobre transporte cuántico y electrónica molecular.
Tras haber demostrado en 2020 la existencia de contactos de oro formados por uno y dos átomos de espesor, el equipo amplía ahora ese conocimiento con la identificación de estructuras de tres átomos estables a temperatura ambiente, un resultado que numerosos expertos consideran una base sólida para el desarrollo de la próxima generación de dispositivos nanoelectrónicos.
Aunque todavía queda camino por recorrer antes de que esta tecnología llegue al mercado, el descubrimiento representa un importante avance científico que podría acelerar la fabricación de chips, sensores y componentes electrónicos cada vez más pequeños, precisos y eficientes, acercando un poco más la electrónica del futuro.
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