Nuevo material exótico podría revolucionar la electrónica
Standford, San Francisco- podría haber llegado el momento de rebautizar el Valle de Silicio asignándole un nuevo nombre. Los físicos del departamento de energía en los laboratorios de la Universidad de Stanford han confirmado la existencia de un tipo de material que podría en un futuro hacer factible la creación de circuitos de computadores (chips) dramáticamente más veloces, pequeños y eficientes.
Vaticinado recientemente y durante mucho tiempo buscado, el material permite que los electrones viajen en su superficie sin pérdida de energía a temperatura ambiente, y puede ser fabricado usando la tecnología existente para hacer semiconductores. Este material permitiría aumentar la velocidad de los circuitos integrados de una manera impresionante, e inclusive convertirse en el material estándar para un nuevo tipo de industria de la computación basada en la "espitrónica" , la próxima evolución de la electrónica.
Los físicos Yulin Chen, Zhi-Xun Shen y sus colegas examinaron el comportamiento de los electrones en un compuesto llamado teluro de bismuto. Los resultados, publicados en la revista Science el 11 de Junio, muestran una clara huella de lo que ellos llaman un "aislante topológico", un material que permite el libre flujo de electrones a lo largo de su superficie sin pérdida de energía.
El descubrimiento fue el resultado de un trabajo coordinado entre físicos teóricos y experimentales en el instituto de Materiales y Ciencias de la Energía en Standford. Hace pocos meses, el físico teórico Shoucheng Zhang y sus colegas, vaticinaron que varios compuestos de antimonio y bismuto podrían actuar como aislantes topológicos a temperatura ambiente.
"Los físicos teóricos y los experimentales, así como los que crecen cristales han colaborado ampliamente entre ellos", dijo Zhang. Lo científicos examinaron muestras de teluro de bismuto usando rayos X del "Stanford Sincrotón Radiation Lightsource", y vieron que el comportamiento de la conducción de electrones en el teluro de bismuto era inclusive mejor que lo que la teoría predecía, en el sentido de que este compuesto puede tolerar aún mayores temperaturas que las predichas.
Este comportamiento de los electrones se explica porque su spin está alineado con la dirección de movimiento del electrón, un fenómeno llamado el Efecto Hall de Spin, que es clave en la creación de componentes espintrónicos (en vez de electrónicos) y de nuevos dispositivos que van mucho más allá de la electrónica convencional.
"Cuando una partícula choca con otra, generalmente hay dispersión, y también es posible que una de las partículas rebote", explicó el físico teórico Xiaoliang Qi. "Pero el Efecto Hall Cuántico de Spin significa que la partícula no puede rebotar en absoluto, y como consecuencia los electrones fluyen hacia delante si resistencia alguna". Si se aplica unpequeño voltaje a un aislante topológico, entonces fluirá una corriente especial de spin sin calentar el material y sin ningún tipo de disipación.
Los aislantes topológicos ni son superconductores convencionales, ni sirven para construir líneas de transmisión súper eficientes. Ellos sólo pueden conducir corrientes pequeñas, pero constituyen la pieza fundamental para un nuevo paradigma en la era de los microchips. "En la espintrónica se utilizará el spin del electrón para llevar información", dijo Qi. "Independientemente de si podremos construir o no mejores cables, este descubrimiento puede conducir a la fabricación de nuevos dispositivos, transistores y dispositivos espintrónicos".
Afortunadamente, para las aplicaciones reales, el teluro de bismuto es simple de crecer y de manipular. Chen dijo "Se trata de un material tridimensional, sumamente fácil de fabricar con la actual tecnología de semiconductores. También es fácil de dopar, y de esa forma se pueden sintonizar fácilmente sus propiedades".
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Castillo Parra Jesus Antonio
C.I. 15430564
CRF
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