Crean un transistor 25.000 veces más pequeño que un cabello humano

Según los investigadores, el desarrollo de este nanotubo transmisor es el primer paso para la construcción de microprocesadores más allá del silicio.

Esta investigación ha sido posible gracias a Japón, China, Rusia y Australia y es un descubrimiento muy interesante que podría ser tremendamente relevante para el desarrollo de nuevos dispositivos electrónicos. Este transistor de pequeño tamaño fue creado tras aplicar simultáneamente una fuerza y un voltaje calentando un nanotubo de carbono formado por pocas capas, esto hizo que las capas del tubo se fueran separando hasta dejar solo una. De esta forma se ha demostrado que es posible controlar las propiedades electrónicas de un nanotubo de carbono individual.

Los transistores son dispositivos electrónicos muy comunes que se utilizan en numerosos aparatos como teléfonos móviles, televisores, ordenadores y relojes y son parte de los componentes de los circuitos integrados, es decir los chips o microchips. Las funciones que cumple el transistor son entre otras las de amplificar, oscilar y conmutar.

Fueron creados por la necesidad de controlar el flujo de la corriente eléctrica en diferentes aplicaciones y su evolución en el área de la electrónica ha sido tan importante que cada vez se hacen más pequeños, de más diversidad de materiales y más resistentes al flujo de corriente. Cada año se invierten millones y miles de millones en la creación de nuevas tecnologías con el propósito de desarrollar transistores cada vez más pequeños. 

En el transcurso de 50 años de avances tecnológicos se ha ido reduciendo el tamaño de los equipos electrónicos y el transistor se convirtió en nano transistor, es decir, sus dimensiones se miden en nanómetros.

Dentro de este avance tecnológico se encuentran los nanotubos de carbono. Estas son pequeñas piezas de diámetros nanométricos y longitudes de micras que se parecen a láminas de grafito enrolladas y que tienen propiedades excepcionales que los hacen apropiados para el uso en numerosos objetos. Áreas como la electrónica, la mecánica,  tecnología, fotónica se benefician del uso de los nanotubos en los diferentes equipos que utilizan.

El intenso trabajo para la miniaturización del transistor se conoce como la ley de Moore: la cantidad de transistores que los ingenieros han podido colocar en un chip de tamaño fijo se ha duplicado de forma continua cada 18 a 24 meses, pero es casi imposible por las leyes de la física mantener mucho más tiempo esta tendencia. Sin embargo, investigadores de Japón, China, Rusia y Australia iniciaron hace 5 años un proyecto donde lograron insertar en un microscopio un tubo nano transmisor 25.000 veces más pequeño que el ancho de un cabello humano.

El codirector del QUT Center for Materials Science, el profesor Dmitri Golberg, quien dirigió el proyecto de investigación dijo que el resultado fue un "descubrimiento fundamental muy interesante que podría abrir un camino para el futuro desarrollo de pequeños transistores para las generaciones futuras de dispositivos informáticos avanzados” y agregó que "en este trabajo hemos demostrado que es posible controlar las propiedades electrónicas de un nanotubo de carbono individual".

Este transistor de pequeño tamaño fue creado tras aplicar simultáneamente una fuerza y un voltaje calentando un nanotubo de carbono formado por pocas capas, esto hizo que las capas del tubo se fueran separando hasta dejar solo una.

La aplicación del calor y la tensión cambiaron la quilaridad del nanotubo, esto quiere decir que el patrón de los átomos de carbono se reorganizó formando una capa atómica única. Esta nueva estructura atómica hizo posible que el nanotubo se convirtiera en nano transmisor.

La quilaridad, desde un punto de vista clásico, es una propiedad dicotómica, dado que puede tener únicamente dos estados que son complementarios, el “ser” o el “no ser”, sin embargo, este concepto ha cambiado con el paso del tiempo y hoy se toma la quilaridad como un parámetro medible cuantitativamente, aunque esta idea es controvertida.

Los miembros del equipo del profesor Golberg de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Moscú crearon una teoría que explica los cambios en la estructura atómica y las propiedades observadas en el transistor.

El profesor Golberg en un comunicado dijo que: "En este trabajo, hemos demostrado que es posible controlar las propiedades electrónicas de un nanotubo de carbono individual". Por otro lado, el Dr. Dai-Ming Tang, del Centro Internacional de Nano Arquitectónica de Materiales en Japón dijo “La investigación ha demostrado la capacidad de manipular las propiedades moleculares del nanotubo para fabricar un dispositivo eléctrico a nanoescala”.

El Doctor Tang y el profesor Golberg han invertido cinco años en el desarrollo de esta investigación. En palabras del Dr Tang: "Los nanotubos de carbono semiconductores son prometedores para fabricar nanotransistores energéticamente eficientes para construir microprocesadores más allá del silicio, sin embargo, sigue siendo un gran desafío controlar la quiralidad de los nanotubos de carbono individuales, que determina de forma única la geometría atómica y la estructura electrónica".

En el comunicado Golberg declaró que: "En este trabajo, diseñamos y fabricamos transistores intramoleculares de nanotubos de carbono alterando la quiralidad local de un segmento de nanotubos metálicos por calentamiento y tensión mecánica".

El profesor Golberg está seguro que el desarrollo de este nanotubo transmisor es el primer paso para la construcción de microprocesadores más allá del silicio. Es posible que con este trabajo se de inicio a una nueva era en el área de la tecnología.

 

Fuente: https://www.qut.edu.au/news?id=179628

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

Continúa leyendo