(PhysOrg.com) - Desde su descubrimiento en 2004, El grafeno, láminas de carbono de un átomo de espesor, ha provocado una gran cantidad de investigaciones sobre las aplicaciones potenciales del nanomaterial para una velocidad ultrarrápida, pequeña electrónica. Ahora, varios grupos de investigación afirman haber creado láminas delgadas de silicio análogas llamadas silicene, encendiendo una controversia sobre quién ganó la carrera para sintetizar este nuevo material prometedor.

Más pequeño significa más rápido en electrónica. Los dispositivos electrónicos convencionales basados ​​en silicio se están miniaturizando, pero comienzan a funcionar mal a medida que se acercan a los límites de la escala de un solo átomo. Como consecuencia, Los fabricantes necesitan encontrar nuevas soluciones para una electrónica más rápida en los próximos años. Debido a que el silicio y el grafeno son esencialmente bidimensionales, pueden funcionar a nivel de un solo átomo.

"Esta es la razón por la que el siliceno es tan importante. Podría llevarlo a ese límite máximo [de tamaño], "dijo Lok C. Lew Yan Voon, un experto en nanomateriales de la Universidad Estatal de Wright en Ohio que acuñó el término "silicene" en 2007.

Según Lew Yan Voon, los dispositivos electrónicos basados ​​en siliceno podrían exhibir de manera confiable la función crítica de encendido y apagado requerida para los transistores, los componentes básicos de las computadoras. Grafeno sin embargo, ha luchado para lograr esta función, obstaculizando su uso práctico como transistor.

"La industria electrónica está luchando contra el carbono, "dijo Guy Le Lay, un investigador de silicene de la Universidad de Aix-Marseille en Francia. "Para cambiar al grafeno, en principio, sería muy agradable, pero es muy complicado ".

Dado que los fabricantes de productos electrónicos han construido una infraestructura en torno al silicio, siguen dudando en adoptar por completo el grafeno como base para los futuros procesadores ultrarrápidos. Silicene, sin embargo, presenta una perspectiva atractiva, según sus proponentes.

En un artículo de investigación de próxima aparición, Le Lay y sus colegas afirman ser el primer grupo en tener pruebas claras de láminas de silicio sintetizado. La obra aparecerá en Cartas de revisión física .

Le Lay espera que esta investigación se convierta pronto en transistores.

"El objetivo es tener una demostración de un dispositivo en dos años y medio, "dijo Le Lay.

La ventaja que tendrían los transistores de silicene sobre sus homólogos de grafeno se deriva de la estructura única de silicene. En silicene, existen unos pocos átomos de silicio por encima y por debajo de la superficie bidimensional principal y los electrones en estas dos regiones tienen energías distintas. La aplicación de voltajes eléctricos permite que los electrones salten a través de esta brecha de energía y permite que el silicio cambie entre un estado "encendido" y "apagado".

El equipo de Le Lay afirma haber creado las primeras hojas que allanan el camino para este tipo de aplicaciones. Pero Le Lay y sus colegas tienen varios competidores.

Grupos de investigación de China y Japón revelaron recientemente resultados similares, y otro equipo anunció la síntesis de silicene en un artículo de Applied Physics Letters publicado a finales de 2010. Este último grupo, sin embargo, no tenía pruebas suficientes para hacer esa afirmación, dijo Le Lay. Le Lay agregó que el grupo japonés no tiene tanta evidencia como su grupo.

"[Le Lay] quiere ser dueño de la paternidad del silicene como si fuera lo suyo, pero en realidad no lo es "dijo Abdelkader Kara, físico teórico especializado en silicio en la Universidad de Florida Central en Orlando y coautor del artículo de investigación de 2010.

Aunque el grupo de Kara afirmó haber sintetizado siliceno en 2010, solo utilizaron un método de detección para probar su afirmación:escanear imágenes de microscopio de efecto túnel. El dispositivo se basa en efectos de la mecánica cuántica para producir imágenes a escala atómica, con mayor detalle que las imágenes de microscopios tradicionales.

Tales imágenes, sin embargo, puede ser engañoso. Según el equipo francés detrás de la investigación más reciente, los resultados de 2010 no indicaron de manera concluyente que se formó silicene. En lugar de, algo sutil estaba apareciendo en las imágenes, Reclamaciones del grupo de Le Lay.

La mayoría de los investigadores de silicene han estado intentando cultivar silicene encima de la plata porque los átomos de plata y los átomos de silicio no interactúan fuertemente. Si bien esto permite que el siliceno se forme independientemente del sustrato de plata, Puede ser difícil diferenciar entre láminas de silicio genuino y estructuras de plata, dijo Le Lay.

"Hay algo complicado con la superficie plateada. La superficie plateada puede imitar la superficie en forma de panal que parece silicene, "dijo Patrick Vogt, investigador de silicene en la Universidad Técnica de Berlín y autor principal de la próxima investigación realizada con Guy Le Lay. "La estructura real de siliceno se ve diferente".

Kara responde que tenían pruebas suficientes para la síntesis de silicio en 2010 basándose en cómo los átomos de silicio se alineaban en ángulo con el sustrato de plata. Las imágenes del microscopio revelaron una estructura de panal que la superficie plateada no podría haberse formado sola, dijo Kara.

"Las imágenes [del microscopio de efecto túnel], por supuesto, pueden ser engañosas, ", dijo Kara." Hicimos un trabajo muy cuidadoso al observar el silicio, y es por eso que el artículo fue aceptado [para publicación científica] ".

Sin embargo, Le Lay y Vogt no estaban satisfechos. Para asegurarse de que realmente habían creado silicene, El grupo de investigación de Vogt analizó su muestra de varias formas. Midieron propiedades eléctricas y químicas además de comparar imágenes reales con predicciones teóricas simuladas. Probar la síntesis de silicene requiere evidencia convergente de estas diferentes fuentes, dijo Le Lay.

También, el equipo descubrió que la distancia observada entre los átomos de silicio coincidía mejor con las predicciones teóricas que los resultados de 2010.

Kara está de acuerdo en que el equipo de Le Lay dio un paso importante en la investigación de silicene, pero cree que no merecen demasiado crédito por el descubrimiento de silicene.

Kara agregó que el mérito de ser pionera en la investigación experimental del silicio debe ir a sus colegas, Bernard Aufray y Hamid Oughaddou, que trabajó en el documento de 2010.

Lew Yan Voon de Wright State, que no estaba afiliado a la investigación de Kara o Le Lay, reconoce que hubo algunas discrepancias entre el documento de 2010 y las predicciones teóricas. Como consecuencia, no está claro quién sintetizó el silicene primero, dijo Lew Yan Voon.

"La nota positiva es que cada vez más grupos informan [síntesis de silicene], ", dijo Lew Yan Voon." Hubo un tiempo en que la gente decía que ni siquiera se podía crear ".

A pesar de la incertidumbre sobre quién creó el silicene primero, los investigadores están de acuerdo en lo que se debe hacer a continuación. Para aprovechar al máximo las propiedades del silicene, los físicos necesitan cultivarlo en un material aislante que no conduzca la electricidad como la plata. Una vez que se puede cultivar silicene en un aislante, Será mucho más fácil desarrollar transistores de silicio y otros dispositivos.

Los científicos pueden desarrollar dispositivos de siliceno que aumenten drásticamente la velocidad de procesamiento relativamente pronto, pero quedan grandes desafíos, según Le Lay.

"De esto a las aplicaciones es otro gran paso. No es trivial, "dijo Le Lay.