Una nueva forma de silicio, exótica pero complicada de usar, está siendo considerada para construir chips de ordenador mucho más rápidos. Los que creen en su potencial podrían apuntarse una pequeña una victoria creando los primeros transistores con el material.
Dicho material, llamado siliceno, viene en capas de silicio de sólo un átomo de grosor. Esta estructura da al material fantásticas propiedades eléctricas, pero también hace que sea extremadamente difícil de producir y trabajar con él. Incluso probar sus propiedades básicas en el laboratorio ha resultado difícil.
El ingeniero informático de la Universidad de Texas en Austin (EEUU), Deji Akinwande, acaba de descubrir cómo trabajar con el terco material lo suficientemente bien como para crear los primeros transistores de siliceno. Estos dispositivos, los primeros de su clase, se describen en la revista Nature Nanotechnology y están a la altura de todo lo que promete el siliceno, ya que logran conmutar a una velocidad extraordinaria.
Otro material de un átomo de grosor, el grafeno, que está hecho de carbono, ha generado bastante atención durante los últimos años gracias a sus propias propiedades eléctricas. El atractivo del siliceno, señala Akinwande, es que está hecho de la materia con la que se construyó Silicon Valley. En teoría, para los fabricantes de chips debería ser más fácil trabajar con él que con un nuevo material. "Si podemos extraer buenas propiedades de él, podría ser traducido inmediatamente por la industria de los semiconductores", afirma Akinwande.
En 2007, el físico de la Universidad Militar Citadel de Carolina del Sur (EEUU), Lok Lew Yan Voon, que publicó algunos de los primeros trabajos teóricos sobre el siliceno, calculó que las propiedades eléctricas del material deberían ser similares a las del grafeno. En teoría, los electrones pueden navegar tanto por el grafeno como el siliceno sin encontrar demasiados obstáculos, lo que permite circuitos muy rápidos.
Sin embargo, a diferencia del grafeno, el siliceno no se produce de forma natural. Tiene que cultivarse en laboratorio sobre una hoja de plata. El carbono también es más estable en su forma bidimensional, mientras que los átomos de silicio están bajo tensión en esta forma. Hasta la fecha, muy pocos grupos han logrado crear siliceno en el laboratorio. Un grupo en Francia cultivó una cinta a nanoescala en 2010. En 2012, muy pocos tuvieron éxito en la fabricación del material.
Una vez que se crea el siliceno, su inestabilidad hace que deba protegerse y que sea difícil trabajar con él. Akinwande encontró una forma de solucionar este problema cultivando siliceno sobre una fina capa de plata cubierta con óxido de aluminio. A continuación se pela y se coloca en una oblea de dióxido de silicio con el lado plateado hacia arriba. Por último, la plata se modela para crear los contactos eléctricos del transistor. Una vez que el dispositivo está acabado, es estable bajo condiciones de vacío.
Puede que esto no llegue a ser comercialmente práctico, pero es una primera e importante demostración, señala Lok. El rendimiento de los transistores también está en sintonía con las predicciones teóricas sobre la velocidad del siliceno para transportar electrones. "Han conseguido hacer lo que mucha gente ha estado intentando", asegura.
Esta demostración es especialmente importante porque el potencial del siliceno ha estado rodeado de escepticismo, señala el investigador de la Universidad Técnica de Berlín (Alemania), Patrick Vogt, que pertenece al reducido grupo de investigadores que han tenido éxito en el cultivo del material. Vogt trabaja actualmente en nuevos métodos para fabricarlo.
El ingeniero eléctrico de la Universidad de Yale (EEUU), Fengnian Xia, que está desarrollando componentes electrónicos basados en el grafeno, el fosforeno y otros materiales bidimensionales, podría ser incluido en el grupo de los escépticos. Afirma que los resultados de los transistores reportados por el grupo de Texas son buenos y representan un avance científico importante. Pero en relación al potencial comercial del siliceno, Xia asegura que no está convencido de que fuera más fácil de comercializar que el grafeno, o que pueda hacer nada que el grafeno no pueda.
Vogt asegura que el siliceno probablemente no sustituirá al silicio en su totalidad, pero podría añadir nuevas funcionalidades a los chips actuales. "Esto demuestra que realmente se pueden hacer cosas con el siliceno", afirma.