Los ingenieros de la Universidad de Utah han descubierto un nuevo tipo de material semiconductor 2D para la electrónica que abre la puerta a computadoras y teléfonos inteligentes mucho más rápidos que también consumen mucha menos energía.

El semiconductor, hecho de los elementos estaño y oxígeno, o monóxido de estaño (SnO), es una capa de material 2D de un solo átomo de espesor, permitiendo que las cargas eléctricas se muevan a través de él mucho más rápido que los materiales 3D convencionales como el silicio. Este material podría usarse en transistores, el elemento vital de todos los dispositivos electrónicos, como procesadores de computadora y procesadores de gráficos en computadoras de escritorio y dispositivos móviles. El material fue descubierto por un equipo dirigido por Ashutosh Tiwari, profesor asociado de ingeniería y ciencia de materiales de la Universidad de Utah.

Un artículo que describe la investigación se publicó en línea el lunes, 15 de febrero 2016 en la revista, Materiales electrónicos avanzados . El papel, que también será el artículo de portada de la versión impresa de la revista, fue coautor de los estudiantes de doctorado en ingeniería y ciencias de los materiales de la Universidad de Utah K. J. Saji y Kun Tian, y Michael Snure del Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea Wright-Patterson cerca de Dayton, Ohio.

Los transistores y otros componentes utilizados en dispositivos electrónicos están hechos actualmente de materiales 3D como el silicio y constan de múltiples capas sobre un sustrato de vidrio. Pero la desventaja de los materiales 3D es que los electrones rebotan dentro de las capas en todas direcciones.

El beneficio de los materiales 2D, que es un nuevo y emocionante campo de investigación que se ha abierto hace solo unos cinco años, es que el material está hecho de una capa del grosor de uno o dos átomos. Como consecuencia, los electrones "solo pueden moverse en una capa, por lo que es mucho más rápido, "dice Tiwari.

Si bien los investigadores en este campo han descubierto recientemente nuevos tipos de material 2D como el grafeno, disulfuro de molibdeno y borofeno, han sido materiales que solo permiten el movimiento de tipo N, o negativo, electrones. Para crear un dispositivo electrónico, sin embargo, necesita material semiconductor que permita el movimiento tanto de electrones negativos como de cargas positivas conocidas como "huecos". El material de monóxido de estaño descubierto por Tiwari y su equipo es el primer material semiconductor 2D estable de tipo P que existe.

"Ahora tenemos todo:tenemos semiconductores 2D tipo P y semiconductores 2D tipo N, ", dice." Ahora las cosas avanzarán mucho más rápido ".

Ahora que Tiwari y su equipo han descubierto este nuevo material 2D, puede conducir a la fabricación de transistores que son incluso más pequeños y más rápidos que los que se utilizan en la actualidad. Un procesador de computadora se compone de miles de millones de transistores, y cuantos más transistores empaquetados en un solo chip, cuanto más potente puede llegar a ser el procesador.

Los transistores fabricados con material semiconductor de Tiwari podrían dar lugar a computadoras y teléfonos inteligentes que son más de 100 veces más rápidos que los dispositivos normales. Y debido a que los electrones se mueven a través de una capa en lugar de rebotar en un material 3D, habrá menos fricción, lo que significa que los procesadores no se calentarán tanto como los chips de computadora normales. También requerirán mucha menos energía para funcionar, una bendición para los dispositivos electrónicos móviles que tienen que funcionar con batería. Tiwari dice que esto podría ser especialmente importante para los dispositivos médicos, como los implantes electrónicos, que durarán más con una sola carga de batería.

"El campo está muy caluroso en este momento, y a la gente le interesa mucho, "Dice Tiwari." Así que en dos o tres años deberíamos ver al menos algún dispositivo prototipo ".