Un equipo de investigadores del Reino Unido ha desarrollado un nuevo tipo de componente de memoria a nanoescala que algún día podría ser usado para almacenar más datos en los gadgets. El dispositivo almacena bits de información usando la conductancia de unos nanotransistores hechos de óxido de zinc.

La semana pasada, los investigadores publicaron en línea en la revista Nano Letters un artículo sobre un prototipo de dispositivo de memoria fabricado sobre un sustrato de silicio rígido. Actualmente, en el mismo laboratorio están probando unos nuevos dispositivos de memoria flexibles, comenta Junginn Sohn, investigador del Centro de Nanociencia de la Universidad de Cambridge y autor principal del artículo de Nano Letters.

El dispositivo de nanocables almacena los datos eléctricamente y es no volátil, lo que significa que retiene los datos cuando la unidad se apaga, como también lo hacen las memorias flash hechas con silicio que se encuentran en los teléfonos de tipo smartphone y en las tarjetas de memoria. La nueva memoria no puede retener los datos durante tanto tiempo como la flash, y es más lenta y tiene menos ciclos de reescritura, pero podría hacerse más pequeña y empaquetarla más densamente. Además, su principal ventaja, afirma Sohn, es que se fabrica mediante procesos simples a temperatura ambiente, lo que significa que puede ser depositada en la superficie de materiales plásticos flexibles. Por ejemplo, se podría integrar memoria de nanocables a una panttalla flexible y podría ocupar menos espacio en los teléfonos, reproductores de MP3, etiquetas RFID de plástico y tarjetas de crédito.

Los elementos de memoria flash contienen transistores que almacenan los bits de datos (un 1 o 0) con la presencia o ausencia de carga en un electrodo de entrada. Sin embargo, al igual que en otros dispositivos electrónicos fabricados con silicio, los flash se enfrentan a los límites físicos en término a cuanto pueden ser miniaturizados. Los elementos de memoria ya son de 25 nanómetros, lo que se traduce en una densidad de datos de un terabit por pulgada cuadrada, y se prevé que lleguen a su límite de tamaño mínimo de unos 20 nanómetros a finales de 2011. Las empresas están aumentando la densidad de memoria flash mediante la inclusión de dos bits, o 4 valores, en cada celda: 00, 01, 10 y 11.

El dispositivo de nanocables también puede almacenar cuatro valores, en forma de diferentes niveles de conductividad. Se basa en un transistor de nanocables de óxido de zinc, que los investigadores fabrican colocando un nanocable en un substrato de silicio y depositando y drenando electrones electrodos por ambos extremos del cable. Recubren el cable con nanopartículas de titanato de bario y encima del recubrimiento depositan una capa de electrodo de entrada de aluminio.

Un voltaje de de entrada positivo acumula cargas positivas en cada uno de los nanocables y pone el dispositivo en un estado de alta conductividad. Un voltaje negativo lo cambia a un estado de baja conductividad. Los investigadores utilizaron cuatro voltajes diferentes para crear cuatro estados de conductancia.

Otros están estudiando diversos métodos para fabricar memoria flexible a nanoescala que pueda reducirse más que la de silicio. Los elementos de memoria basados en transistores hechos de grafeno recubierto de ferroeléctricos, nanotubos de carbono y otro nanocables podrían eventualmente hacerse flexibles. Algunos grupos han desarrollado memoria flexible usando materiales orgánicos, así como dispositivos de dos electrodos basados en finas películas de dióxido de titanio y grafeno.

En comparación con los transistores de óxido de zinc, que constan de tres electrodos, los dispositivos de dos terminales pueden empaquetarse más densamente y, potencialmente, incluso en 3-D, destaca Curt Richter, investigador del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología. Richter ha desarrollado una memoria flexible de dióxido de titanio. Sin embargo, como la electrónica de lectura y escritura de los circuitos de memoria flash actuales están diseñados para los transistores de silicio, "la ventaja de los transistores de nanocables es que no requieren cambiar tanto la lógica de control y la arquitectura. Se podría modificar un poco y conectar el dispositivo directamente".

Aún queda mucho trabajo por hacer para que los dispositivos de memoria de nanocables sean prácticos. En este momento, sólo conservan su estado de conductancia durante más de 11 horas las primeras 70 veces--la memoria flash resiste aproximadamente 100.000 ciclos de escritura. Además, actualmente los nanocables miden 100 nanómetros de ancho y dos micrómetros de largo, aunque Sohn asegura que se pueden reducir hasta un tamaño más pequeño que la memoria flash.

Los investigadores también tendrán que demostrar que los dispositivos de memoria son rápidos, señala James Tour, profesor de química de la Universidad de Rice, que está trabajando en el desarrollo de memoria ultradensa con óxido de silicio y grafito. En el artículo, los investigadores reescriben el dispositivo una vez por segundo. La memoria Flash, en comparación, tiene una velocidad de escritura de microsegundos. "Tardando un segundo, el dispositivo no resulta para nada interesante para los fabricantes de dispositivos", afirma Tour. "Se debe aumentar la velocidad un millón de veces para empezar a captar su atención." Debido a la dificultad de fabricar grandes lotes de nanocables que funcionen de manera uniforme y también alinearlos en la superficie, explica Tour, "la producción en masa de algo con electrónica de nanocables no sería viable."

Sin embargo, el científico de materiales del Georgia Tech, Zhong Lin Wang, quien ha fabricado nanogeneradores y sensores de nanocables de óxido de zinc, afirma que la nueva memoria podría ser integrada en estos dispositivos, allanando el camino para un nuevo tipo de tecnología electrónica a base de óxido de zinc. "Este trabajo demuestra una interesante aplicación de los nanocables de óxido de zinc como memoria no volátil, que es un componente clave para el futuro de la electrónica flexible", concluye él.