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Científicos estadounidenses crean un semiconductor innovador con potencial para volver obsoleto al silicio en la computación moderna.
En el mundo de la tecnología actual, los semiconductores son elementos cruciales, con el silicio ocupando una posición destacada en esta categoría. Sin embargo, a pesar de su predominancia, el silicio no es necesariamente el semiconductor ideal. Una de las principales limitaciones del silicio es su tendencia a generar mucho calor, lo que resulta en una pérdida significativa de energía. Este desafío térmico impone la necesidad de baterías de mayor capacidad para dispositivos móviles, afectando directamente la eficiencia energética de esos aparatos, y fue pensando en esto que los científicos están trabajando en lo que parece ser el nuevo semiconductor más rápido del mundo.
El semiconductor más rápido del mundo es descubierto y puede cambiar el sector de la computación
La estructura atómica de todo material vibra, generando fonones – partículas cuánticas responsables de la conducción de sonido y calor. Estas vibraciones causan la dispersión de electrones o pares electrón-hueco, conocidos como excitones, que son cruciales para el transporte de energía e información en los circuitos electrónicos.
Normalmente, esta dispersión resulta en pérdida de energía en forma de calor y impone un límite en la velocidad de transferencia de datos. Sin embargo, Jakhangirkhodja Tulyagankhodjaev y su equipo de la Universidad de Columbia, en EE. UU., hicieron un descubrimiento notable al desarrollar un nuevo semiconductor que supera el rendimiento del silicio y presenta eficiencia y velocidad excepcionales, abriendo camino a avances significativos en la computación.
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El material innovador, denominado Re6Se8Cl2, es un superátomo formado por renio, selenio y cloro. Los superátomos son conjuntos de átomos que se comportan como un solo átomo grande, pero con propiedades distintas de los elementos que los componen. Una característica notable de este nuevo semiconductor es la forma en que los excitones interactúan con los fonones.
En lugar de dispersarse, ellos se acoplan a los fonones, formando cuasipartículas conocidas como excitón-polarones acústicos. Estos polarones, descubiertos en diversos materiales desde su primera observación en 2016, poseen una característica especial en el nuevo material: la capacidad de realizar flujos balísticos o libres de dispersión, representando un salto significativo en la eficiencia y el rendimiento de los semiconductores.
Datos obtenidos por los experimentos de los científicos con el nuevo semiconductor
El comportamiento balístico mencionado anteriormente significa que, si el material soporta el camino hacia las aplicaciones en escala industrial, será posible producir circuitos electrónicos mucho más rápidos y eficientes energéticamente que cualquier cosa disponible en la computación actualmente.
En los experimentos realizados por el equipo, los excitones-polarones acústicos en el nuevo semiconductor se movieron dos veces más rápido que los electrones en el silicio y cruzaron varios micrómetros de la muestra en menos de un nanosegundo.
Dado que los polarones pueden durar alrededor de 11 nanosegundos, el equipo cree que los excitones-polarones pueden cubrir más de 25 micrómetros en solo un impulso.
Como estas cuasipartículas son controladas por pulsos de luz, y no por una corriente eléctrica, las velocidades de procesamiento en dispositivos teóricos tienen el potencial de alcanzar la casa de los femtosegundos, lo que es seis órdenes de magnitud más rápido que los nanosegundos alcanzables en la computación actual. Todo en temperatura ambiente.
El proceso de comercialización es inviable
Las nuevas cuasipartículas son rápidas, sin embargo, de forma contraintuitiva, alcanzan esa velocidad porque, por sí solas, se mueven muy lento, un poco como la historia de la tortuga y la liebre, en la que la persistencia vence a la velocidad de arranque.
Lo que hace que el silicio sea un semiconductor deseable es que los electrones pueden moverse a través de él de forma rápida, pero saltan demasiado y en realidad no llegan muy lejos o muy rápido al final.
Los excitones en el nuevo semiconductor, a su vez, son letons, pero llegan mucho más lejos. A pesar de todo, es improbable que este llegue al sector de computación, ya que el renio, primer elemento de la molécula, es uno de los más raros de la Tierra y, como resultado, extremadamente caro.
Fuente: Innovación Tecnológica
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