No doblar, huso o mutilado. Esas instrucciones alguna vez se imprimieron en tarjetas perforadas que alimentaban datos a las computadoras centrales. Los teléfonos inteligentes de hoy procesan más datos, pero todavía no estaban hechos para meterlos en los bolsillos traseros.

En la búsqueda de construir dispositivos que puedan sobrevivir a tal abuso, Los ingenieros han estado probando sistemas electrónicos basados ​​en nuevos materiales que son tanto flexibles como intercambiables, es decir, capaz de alternar entre dos estados eléctricos, encendido apagado, uno-cero los comandos binarios que pueden programar todo lo digital.

Ahora, tres investigadores de Stanford creen que han descubierto un sistema tan flexible y material conmutable. Es un cristal que puede formar una hoja similar al papel de solo tres átomos de espesor. Las simulaciones por computadora muestran que esta red cristalina tiene la notable capacidad de comportarse como un interruptor:se puede tirar y presionar mecánicamente, de ida y vuelta, entre dos estructuras atómicas diferentes:una que conduce bien la electricidad, el otro que no.

"Piense en ello como encender y apagar un interruptor de luz, "dice Karel-Alexander Duerloo, estudiante de posgrado en ingeniería de Stanford y primer autor de un artículo en Comunicaciones de la naturaleza .

Hasta ahora, este descubrimiento solo existe como simulación. Pero el coautor y líder del equipo Evan Reed, Profesor Asistente de Ciencia e Ingeniería de Materiales, espera que este trabajo inspire a los científicos experimentales a fabricar este cristal superfino y utilizarlo para crear dispositivos electrónicos y de otro tipo que sean tan ligeros y flexibles como las fibras.

Teóricamente Estos materiales electrónicos tienen el potencial de reducir el consumo de energía que agota la batería en dispositivos existentes, como teléfonos inteligentes. Esta nueva El material de bajo consumo energético también podría hacer posible la creación de ropa "inteligente":imagine un teléfono móvil ultraligero o un sistema GPS integrado en su camiseta.

Duerloo dijo que este material intercambiable se forma cuando una capa atómica de átomos de molibdeno se intercala entre dos capas atómicas de átomos de telurio.

El molibdeno y el telurio son elementos que se utilizan actualmente como aditivos para la fabricación de aleaciones, como el acero. El telurio también es un componente importante de muchas células solares modernas.

En su simulación, Duerloo se basó en el hecho de que el molibdeno y el telurio forman una red cristalina en forma de lámina que tiene solo tres átomos de espesor. Notablemente, este sándwich atómico puede formar diferentes estructuras cristalinas que tienen propiedades útiles:en una estructura, esta red conduce fácilmente la electricidad; en la otra configuración no lo hace.

Las simulaciones de Duerloo muestran que solo se necesita un pequeño esfuerzo para cambiar la estructura atómica de esta amalgama de tres capas de un estado no conductor a un estado conductor. Un empujón suave cambia el material de nuevo al estado de apagado.

Estas simulaciones, aún sin el respaldo de la confirmación experimental, están a la vanguardia de una nueva rama de la ciencia de los materiales que profundiza en el comportamiento de las sustancias monocapa.

La primera y más famosa monocapa es el grafeno, que se observó por primera vez en 2004. El grafeno es una capa de átomos de carbono que forman una red que se asemeja a una tela metálica. Aunque tiene solo un átomo de espesor, el grafeno es increíblemente fuerte. Una hoja de grafeno podría soportar el peso de un gato sin romper esta celosía atómicamente delgada.

El grafeno también es conductor de electricidad. Eso lo hace potencialmente útil como luz, Componente electrónico de baja potencia.

Los descubridores del grafeno compartieron un premio Nobel en 2010, pero incluso antes de esto, su trabajo fue tan honrado que otros científicos habían comenzado a buscar otros materiales monocapa con esta interesante confluencia de propiedades:fuerte, estable, estructuras cristalinas que podrían conducir electricidad.

Para ayudar a encontrar los materiales más prometedores de un vasto universo de estructuras moleculares, está surgiendo una nueva disciplina:la ciencia de los materiales computacionales.

"Somos como los exploradores avanzados que inspeccionan el terreno y buscan los mejores materiales, "Dijo Reed.

Ahora que han simulado el potencial de este cristal de molibdeno-telurio, los investigadores de Stanford (el tercer miembro del equipo es el estudiante graduado Yao Li) esperan que los científicos experimentales exploren los posibles usos de este interruptor de tres átomos de espesor.

"Nadie hubiera sabido que esto era posible antes porque no sabían dónde buscar, "Dijo Duerloo.