Un equipo financiado por la UE pone a prueba un nuevo material semiconductor
Los chips electrónicos del futuro podrían no ser de silicio, ni tan siquiera de grafeno, sino de un material llamado molibdenita (MoS2). Los resultados de un proyecto de investigación financiado por la UE presentados en la revista Nature Nanotechnology demuestran que la molibdenita es un semiconductor muy eficaz que podría utilizarse para hacer transistores más pequeños y de mayor eficiencia energética. La UE ha apoyado este trabajo financiando el proyecto de cinco años de duración FLATRONICS («Dispositivos electrónicos basados en nanocapas») a través de una subvención de inicio del Consejo Europeo de Investigación (CEI), por valor de 1,8 millones de euros, otorgada en 2009 al profesor Andras Kis del Laboratorio de Electrónica a Nanoescala (LANES) de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL, Suiza). Las subvenciones del CEI se financian mediante el programa «Ideas» del Séptimo Programa Marco (7PM). La molibdenita es un mineral fácilmente disponible en la naturaleza. En la actualidad se utiliza principalmente como un elemento de las aleaciones de acero y como aditivo en lubricantes. Hasta ahora, su potencial como semiconductor no se había estudiado apenas. «Es un material bidimensional, muy delgado y fácil de usar en nanotecnología», explicó el profesor Kis, quien dirigió el estudio. «Tiene un gran potencial real para la fabricación de transistores muy pequeños, diodos emisores de luz (LED) y células solares. Según el profesor Kis y sus colegas, la molibdenita ofrece ventajas importantes respecto al silicio, ampliamente utilizado en la electrónica, y el grafeno, que es el material bidimensional más estudiado y generalmente considerado el material de la electrónica del futuro. El silicio es un material tridimensional, por lo que es más voluminoso que la molibdenita que se puede fabricar en monocapas. «En una hoja de molibdenita de 0,65 nanómetros de grosor, los electrones pueden moverse con tanta facilidad como en una hoja de silicio de 2 nanómetros de grosor, pero de momento no es posible fabricar una lámina de silicio tan fina como una hoja monocapa de molibdenita», continuó el profesor Kis. Además, los transistores basados en molibdenita consumirían en estado de espera una cantidad de energía cien mil veces menor que los transistores de silicio convencionales. Esto se debe a que para encender y apagar un transistor es necesario un material semiconductor con «banda prohibida» (band gap). En Física, el término «banda» se utiliza para describir la energía de los electrones en un material. Cuando se habla de semiconductores, el término «banda prohibida» se refiere a los espacios libres de electrones entre estas bandas. Si la banda prohibida no es ni demasiado grande ni demasiado pequeña, algunos electrones pueden saltar a través de la misma, lo que ofrece a los investigadores una manera de controlar el comportamiento eléctrico del material y encenderlo y apagarlo. La molibdenita tiene una banda prohibida de 1,8 electrón-voltios que la convierte en un material ideal para encender y apagar transistores. La banda prohibida de la molibdenita le da además otra ventaja sobre el grafeno que, en su estado prístino, no tiene banda prohibida. A pesar de que es posible abrir una banda prohibida en el grafeno, esto aumenta la complejidad de la fabricación y acarrea otros inconvenientes. «Nuestros resultados suponen un paso importante hacia la realización de componentes electrónicos y circuitos integrados con modo de espera de baja energía basados en materiales bidimensionales. Por ser un material transparente, delgado y semiconductor, las monocapas de molibdenita también ofrecen una gran cantidad de nuevas oportunidades en áreas que incluyen la física mesoscópica, la optoelectrónica y la recolección de energía», concluyeron los investigadores. «Al tener la posibilidad de fabricar circuitos de gran superficie con técnicas de procesamiento basado en soluciones, nuestro hallazgo podría ser importante para la fabricación de dispositivos electrónicos capaces de combinar la facilidad del procesamiento asociado a los conductores orgánicos con las cifras de rendimiento que se asocian generalmente con la electrónica a base de silicio.»Para más información, consulte: Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL): http://www.epfl.ch Nature Nanotechnology: http://www.nature.com/naturenanotechnology Consejo Europeo de Investigación (CEI): http://erc.europa.eu/
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