Científicos estadounidenses crean un semiconductor innovador con el potencial de hacer que el silicio quede obsoleto en la informática moderna.
En el mundo tecnológico actual, los semiconductores son elementos cruciales, y el silicio ocupa una posición destacada en esta categoría. Sin embargo, a pesar de su predominio, el silicio no es necesariamente el semiconductor ideal. Una de las principales limitaciones del silicio es su tendencia a generar mucho calor, lo que provoca una importante pérdida de energía. Este desafío térmico impone la necesidad de baterías de mayor capacidad para dispositivos móviles, afectando directamente al eficiencia energetica de estos dispositivos y es con esto en mente que los científicos están trabajando en lo que parece ser el nuevo semiconductor más rápido del mundo.
Se descubre el semiconductor más rápido del mundo y podría cambiar el sector de la informática
La estructura atómica de cada material vibra, generando fonones, partículas cuánticas responsables de conducir el sonido y el calor. Estas vibraciones provocan 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 provoca una pérdida de energía en forma de calor e impone un límite a la velocidad de transferencia de datos. Sin embargo, Jakhangirkhodja Tulyagankhodjaev y su equipo de la Universidad de Columbia (EE.UU.) han hecho un descubrimiento notable al desarrollar un nuevo semiconductor que supera al silicio y presenta una eficiencia y velocidad excepcionales, allanando el camino para avances significativos en la informática.
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El material innovador, llamado Re6Se8Cl2, es un Superátomo formado por renio, selenio y cloro.. Los superatomo son conjuntos de átomos que se comportan como un único átomo de gran tamaño, pero con propiedades diferentes a las 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, se acoplan con fonones, formando cuasipartículas conocidas como polarones de excitones acústicos. Estos polarones, descubiertos en diversos materiales desde su primera observación en 2016, tienen una característica especial en el nuevo material: la capacidad de realizar flujos balísticos o libres de dispersión, lo que representa un salto significativo en la eficiencia y el rendimiento de los semiconductores.
Datos obtenidos de los experimentos de los científicos con el nuevo semiconductor.
El comportamiento balístico mencionado anteriormente significa que si el material puede llegar hasta aplicaciones a escala industrial, será posible producir circuitos electrónicos que sean mucho más rápidos y energéticamente más eficientes que cualquier cosa disponible en la informática actual.
En los experimentos llevados a cabo por el equipo, los excitones-polarones acústicos del nuevo semiconductor se movían dos veces más rápido que los electrones del silicio y cruzaban varios micrómetros de la muestra en menos de un nanosegundo.
Dado que los polarones pueden durar unos 11 nanosegundos, el equipo cree que los excitones-polarones pueden cubrir más de 25 micrómetros en un solo pulso.
Debido a que estas cuasipartículas están controladas por pulsos de luz en lugar de una corriente eléctrica, las velocidades de procesamiento en dispositivos teóricos tienen el potencial de alcanzar femtosegundos, que es seis órdenes de magnitud más rápido que los nanosegundos que se pueden lograr con la tecnología informática actual. Todo a temperatura ambiente.
El proceso de comercialización es inviable.
Las nuevas cuasipartículas son rápidas, pero, contrariamente a la intuición, alcanzan esta velocidad porque, por sí solas, se mueven muy lentamente, un poco como en la historia de la tortuga y la liebre, en la que la persistencia gana a la velocidad de carrera.
Lo que hace que el silicio sea un semiconductor deseable es que los electrones pueden moverse a través de él rápidamente, pero rebotan demasiado y al final no llegan muy lejos ni muy rápido.
Los excitones del nuevo semiconductor, a su vez, son letones, pero llegan mucho más lejos. Pese a todo, es poco probable que esto llegue al sector de la informática, dado que el renio, el primer elemento de la molécula, es uno de los más raros de la Tierra y, por tanto, extremadamente caro.
fuente: Innovación tecnológica