Un equipo de la Universidad de Tel Aviv ha conseguido reducir el grosor de los dispositivos cristalinos a solo dos átomos
El comportamiento de los átomos y electrones en los materiales sólidos ha sido la base para generar muchas de las tecnologías que sustentan nuestro modo de vida moderno. Muchas investigaciones en el campo de la física orientada a la computación buscan entender, predecir e incluso controlar las fascinantes propiedades de estos componentes de la materia a medida que conforman una estructura ordenada del tipo que llamamos cristal. En el corazón del ordenador, por ejemplo, se encuentra un diminuto dispositivo cristalino diseñado para cambiar entre dos estados, encarnados por el cero y el uno, que son los que, combinados en diversas series, permiten codificar y procesar la información.
Los dispositivos actuales de este tipo mejor miniaturizados consisten en diminutos cristales que solo contienen alrededor de un millón de átomos.
Un equipo que incluye, entre otros, a Ben Shalom, Maayan Vizner Stern, Yuval Waschitz y Wei Cao, de la Universidad de Tel Aviv en Israel, ha conseguido, por primera vez, reducir el grosor de los dispositivos cristalinos a solo dos átomos. Una estructura tan delgada permite que las memorias se basen en la capacidad cuántica de los electrones para saltar rápida y eficazmente a través de barreras de apenas varios átomos de espesor. Así, este nuevo diseño puede mejorar considerablemente los dispositivos electrónicos en términos de velocidad, densidad de almacenamiento y consumo de energía.
Los investigadores utilizaron capas de boro y nitrógeno de un átomo de grosor, dispuestas en una estructura hexagonal repetitiva. A través de experimentos, lograron romper la simetría de este cristal ensamblando artificialmente dos de estas capas.
La ruptura de la simetría así creada en el laboratorio, que no existe en el cristal natural, obliga a la carga eléctrica a reorganizarse entre las capas y a generar una pequeña polarización eléctrica interna perpendicular al plano de las capas. Cuando los investigadores aplican un campo eléctrico externo en la dirección opuesta, el sistema se desliza lateralmente para cambiar la orientación de la polarización. La polarización cambiada permanece estable incluso cuando el campo externo se apaga. En este aspecto, el nuevo sistema es similar a los dispositivos ferroeléctricos con grosor muy superior que se utilizan ampliamente en la tecnología actual.
Los autores del trabajo de investigación y desarrollo han publicado sus resultados bajo el título “Interfacial ferroelectricity by van der Waals sliding” en la revista académica Science.
