Nanocables fabricados con óxido de vanadio y plomo. Las propiedades eléctricas únicas de estos cables podrían hacerlos ideales para su uso en la conmutación de componentes de computadoras. Imagen de Peter Marley, con color añadido.
(Phys.org) —Pocos materiales modernos han alcanzado la fama del silicio, un elemento clave de los chips de computadora y el homónimo de Silicon Valley, hogar de algunas de las firmas de tecnología más destacadas del mundo.
La próxima generación de computadoras, sin embargo, puede que no dependa tanto del silicio.
Los investigadores de la Universidad de Buffalo se encuentran entre los científicos que trabajan para identificar materiales que algún día podrían reemplazar al silicio para hacer que la computación sea más rápida. Su último hallazgo:un bronce de óxido de vanadio cuyas propiedades eléctricas inusuales podrían aumentar la velocidad a la que se transfiere y almacena la información.
En Materiales funcionales avanzados , el equipo de investigación informa que han sintetizado nanocables hechos de óxido de vanadio y plomo.
La razón por la que estos nanocables son tan especiales es que realizan un truco poco común:cuando se exponen a un voltaje aplicado cerca de la temperatura ambiente, los cables se transforman de aisladores que son resistentes al transporte de electricidad a metales que conducen la electricidad con mayor facilidad.
Cuando se expone a un voltaje aplicado cerca de la temperatura ambiente, estos nanocables se transforman de aislantes eléctricos en conductores eléctricos. Cada cable tiene unos 180 nanómetros de ancho. Imagen de Peter Marley, con color añadido.
Cada uno de estos dos estados (aislante y metal) podría representar un 0 o un 1 en el código binario que utilizan las computadoras para codificar información. o para los estados "on" y "off" que utilizan las máquinas para hacer cálculos.
"La capacidad de cambiar eléctricamente estos nanomateriales entre el estado encendido y apagado repetidamente y a velocidades más rápidas los hace útiles para la informática, "dijo el coautor del estudio, Sambandamurthy Ganapathy, un profesor asociado de física de la UB.
"La tecnología informática de silicio se enfrenta a algunos obstáculos fundamentales, incluidas las velocidades de conmutación, "añadió Sarbajit Banerjee, otro coautor y profesor asociado de química de la UB. "La transición de fase inducida por voltaje en el material que creamos proporciona una forma de hacer ese cambio a una velocidad más alta".
Como ocurre con otros nanomateriales, los impactos en la salud y el medio ambiente de los nanocables deberían investigarse antes de su uso generalizado, especialmente porque contienen plomo, Banerjee advirtió.
Banerjee y Ganapathy supervisaron el estudio, que apareció en línea el 17 de agosto en la revista Advanced Functional Materials. Peter Marley, estudiante de doctorado en química de la UB, fue el autor principal. Otros contribuyentes incluyen Peihong Zhang, profesor asociado de física de la UB, y estudiantes del grupo de investigación de Ganapathy.
Una característica intrigante del material que sintetizaron es que solo exhibe valiosas propiedades eléctricas en forma nanométrica. Esto se debe a que los nanomateriales suelen tener menos defectos que sus homólogos más voluminosos. Banerjee y Marley explicaron.
En el caso de los nanocables de óxido de vanadio y plomo, La estructura distintiva de los cables es crucial para su capacidad de cambiar de un aislante a un metal.
Específicamente, en la fase aislante, la posición del plomo en la estructura cristalina de los nanocables induce la acumulación de grupos de electrones en lugares designados. Al aplicar un voltaje, estas piscinas se unen, permitiendo que la electricidad fluya libremente a través de todos ellos y transformando el material en un metal.
"Cuando los materiales se cultivan a granel, hay muchos defectos en los cristales, y no ves estas propiedades interesantes, ", Dijo Marley." Pero cuando los cultivas en una nanoescala, te quedas con un material más prístino ".
