(Phys.org) —Durante décadas, los dispositivos electrónicos se han vuelto más pequeños, y más pequeño, y más pequeño. Ahora es posible, incluso rutinario, colocar millones de transistores en un solo chip de silicio.

Pero los transistores basados ​​en semiconductores solo pueden volverse tan pequeños. "Al ritmo que avanza la tecnología actual, en 10 o 20 años, no podrán hacerse más pequeños, ", dijo el físico Yoke Khin Yap de la Universidad Tecnológica de Michigan". los semiconductores tienen otra desventaja:desperdician mucha energía en forma de calor ".

Los científicos han experimentado con diferentes materiales y diseños de transistores para abordar estos problemas. siempre usando semiconductores como el silicio. En 2007, Yap quería probar algo diferente que pudiera abrir la puerta a una nueva era de la electrónica.

"La idea era hacer un transistor utilizando un aislante a nanoescala con metales a nanoescala en la parte superior, ", dijo." En principio, podría obtener un trozo de plástico y esparcir un puñado de polvos metálicos encima para hacer los dispositivos, si lo haces bien. Pero intentábamos crearlo a nanoescala, así que elegimos un aislante a nanoescala, nanotubos de nitruro de boro, o BNNT para el sustrato ".

El equipo de Yap había descubierto cómo hacer alfombras virtuales de BNNT, que resultan ser aislantes y, por lo tanto, altamente resistentes a la carga eléctrica. Usando láseres, Luego, el equipo colocó puntos cuánticos (QD) de oro tan pequeños como tres nanómetros de ancho en la parte superior de los BNNT, formando QDs-BNNTs. Los BNNT son sustratos ideales para estos puntos cuánticos debido a su tamaño pequeño, controlable, y diámetros uniformes, así como su naturaleza aislante. Los BNNT limitan el tamaño de los puntos que se pueden depositar.

En colaboración con científicos del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL), encendieron electrodos en ambos extremos de los QDs-BNNT a temperatura ambiente, y sucedió algo interesante. Los electrones saltaron con mucha precisión de un punto dorado a otro, un fenómeno conocido como túnel cuántico.

"Imagina que los nanotubos son un río, con un electrodo en cada banco. Ahora imagina unos pequeños escalones a través del río, "dijo Yap." Los electrones saltaron entre los escalones de oro. Las piedras son tan pequeñas solo puede obtener un electrón en la piedra a la vez. Cada electrón pasa de la misma manera por lo que el dispositivo siempre es estable ".

El equipo de Yap había hecho un transistor sin semiconductor. Cuando se aplicó suficiente voltaje, cambió a un estado de conducción. Cuando el voltaje era bajo o se apagaba, volvió a su estado natural como aislante.

Es más, no hubo "fugas":ningún electrón de los puntos dorados se escapó a los BNNT aislantes, manteniendo así fresco el canal de tunelización. A diferencia de, el silicio está sujeto a fugas, que desperdicia energía en dispositivos electrónicos y genera mucho calor.

Otras personas han fabricado transistores que explotan los túneles cuánticos, dice el físico de Michigan Tech John Jaszczak, quien ha desarrollado el marco teórico para la investigación experimental de Yap. Sin embargo, esos dispositivos de tunelización solo han funcionado en condiciones que desanimarían al usuario típico de teléfonos móviles.

"Solo operan a temperaturas de helio líquido, "dijo Jaszczak.

El secreto del dispositivo de oro y nanotubos de Yap es su tamaño submicroscópico:una micra de largo y unos 20 nanómetros de ancho. "Las islas de oro tienen que tener un diámetro del orden de nanómetros para controlar los electrones a temperatura ambiente, ", Dijo Jaszczak." Si son demasiado grandes, pueden fluir demasiados electrones ". En este caso, más pequeño es realmente mejor:"Trabajar con nanotubos y puntos cuánticos te lleva a la escala que deseas para los dispositivos electrónicos".

"Teóricamente, Estos canales de tunelización se pueden miniaturizar en una dimensión prácticamente nula cuando la distancia entre los electrodos se reduce a una pequeña fracción de micrón. "dijo Yap.

Yap ha solicitado una patente internacional completa sobre la tecnología.