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Investigadores de la Universidad de Stanford han identificado el niobofosfuro como un conductor ultrafino que supera al cobre en eficiencia para la electrónica avanzada.
En la carrera por hacer la tecnología más pequeña y más eficiente, surge un nuevo candidato que promete revolucionar el sector electrónico: el fosfuro de niobio. Científicos de Universidad Stanford descubrió que este material poco convencional s cobre en la conductividad eléctrica cuando se reduce a películas ultrafinas.
Esto supone un avance importante en la fabricación de dispositivos cada vez más compactos.
Un material más allá de lo convencional
El cobre, ampliamente utilizado en electrónica, enfrenta limitaciones a escalas nanométricas. Cuando se reduce por debajo de los 50 nanómetros, su conductividad disminuye drásticamente, comprometiendo su eficiencia en los dispositivos modernos.
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Pero el fosfuro de niobio, clasificado como semimetal topológico, invierte esta lógica. Según el Dr. Asir Intisar Khan, autor principal del estudio, el material demuestra un comportamiento único: su resistividad disminuye a medida que se reduce su espesor, lo que permite una conductividad superior incluso en dimensiones inferiores a 5 nanómetros.
La propiedad única del fosfuro de niobio reside en su estructura electrónica. Sus superficies exteriores son intrínsecamente más conductoras que su interior, una característica poco común que lo hace altamente eficiente en el transporte de señales eléctricas en películas delgadas. “Este descubrimiento redefine los límites de los conductores metálicos en nanoelectrónica“, dice Khan.
Impacto práctico
La aplicabilidad de este material va más allá de la teoría. El profesor Yuri Suzuki, coautor del estudio, explicó que la fabricación de películas ultrafinas de fosfuro de niobio es posible a temperaturas de apenas 400 °C, muy inferiores a las requeridas por los materiales cristalinos tradicionales.
Esto facilita su integración en los procesos de fabricación de chips basados en silicio existentes.
La capacidad de producir conductores a temperaturas más bajas no sólo reduce los costos sino que también allana el camino para dispositivos más eficientes.
Esta innovación puede impactar directamente en sectores como los centros de datos, donde la densidad de chips requiere soluciones energéticamente eficientes. “A gran escala, incluso pequeños aumentos de eficiencia pueden generar ahorros sustanciales de energía.”, destaca Khan.
Retos y avances técnicos
Aunque el fosfuro de niobio se ha estudiado anteriormente, adaptarlo para su uso en electrónica ultrafina ha presentado desafíos importantes.
El equipo necesitaba desarrollar técnicas específicas para crear películas no cristalinas con propiedades eléctricas superiores. Este enfoque desafió el paradigma tradicional de que los materiales cristalinos son indispensables para una alta conductividad.
Optimizando los sustratos y las condiciones de deposición, los científicos pudieron producir cables compatibles con las exigencias de la nanoelectrónica.
Esta innovación supone un hito en la búsqueda de materiales que combinen eficiencia eléctrica con viabilidad de fabricación.
Próximos pasos y nuevas fronteras
El estudio de Stanford marca sólo el comienzo de la exploración del potencial del fosfuro de niobio. Actualmente, los investigadores están transformando las películas en hilo y probando su durabilidad en condiciones del mundo real.
Además, se están investigando materiales similares para identificar propiedades aún mejores.
Xiangjin Wu, candidato a doctorado involucrado en la investigación, destaca que la atención se centra en lograr una conductividad aún mayor. “Queremos llevar esta clase de materiales al límite. El fosfuro de niobio es sólo el comienzo de lo que podría ser una revolución en el diseño de conductores ultrafinos."
Este descubrimiento podría marcar el comienzo de una nueva era en la electrónica, donde la eficiencia energética y la miniaturización van de la mano. Con avances futuros, el fosfuro de niobio y sus “primavera” puede dar forma a la próxima generación de dispositivos, ofreciendo un rendimiento superior sin los cuellos de botella de los materiales tradicionales.
Los resultados completos fueron publicados en la revista. Ciencias:.
¡Mira el niobio que hay allí! El fosfuro de niobio podría ser el material clave en la fabricación de semiconductores.
Brasil tiene las mayores reservas de niobio del mundo, ubicadas en Araxá-MG.
La mina de niobio CBM de Araxa fue vendida a una empresa internacional.
¿No debería el gráfico hacer esto? ¿Ahora es niobio? Jajajaja