Materiales bidimensionales, o materiales 2D para abreviar, son extremadamente versátiles, aunque, o a menudo más precisamente porque están formados por solo una o unas pocas capas de átomos. El grafeno es el material 2D más conocido. El disulfuro de molibdeno (una capa que consta de átomos de molibdeno y azufre que tiene tres átomos de espesor) también cae en esta categoría, a pesar de que, a diferencia del grafeno, tiene propiedades semiconductoras. Con su equipo, El Dr. Thomas Mueller del Instituto de Fotónica de TU Wien está realizando una investigación sobre materiales 2D, viéndolos como una alternativa prometedora para la futura producción de microprocesadores y otros circuitos integrados.

El todo y la suma de sus partes

Los microprocesadores son un componente indispensable y omnipresente en el mundo moderno. Sin su continuo desarrollo, muchas de las cosas que damos por sentado en estos días, como computadoras, teléfonos móviles e internet, no sería posible en absoluto. Sin embargo, mientras que el silicio siempre se ha utilizado en la producción de microprocesadores, ahora se está acercando lenta pero seguramente a sus límites físicos. Materiales 2D, incluido el bisulfuro de molibdeno, se muestran prometedores como posibles reemplazos.

Aunque se han realizado investigaciones sobre transistores individuales, los componentes más básicos de todos los circuitos digitales, hechos de materiales 2D desde que se descubrió el grafeno por primera vez en 2004, El éxito en la creación de estructuras más complejas ha sido muy limitado. Hasta la fecha, Solo ha sido posible producir componentes digitales individuales utilizando unos pocos transistores. Para lograr un microprocesador que funcione de forma independiente, sin embargo, Se requieren circuitos mucho más complejos que, Además, también es necesario que interactúen sin problemas.

Thomas Mueller y su equipo ahora han logrado esto por primera vez. El resultado es un microprocesador de 1 bit que consta de 115 transistores en una superficie de alrededor de 0,6 mm2 que puede ejecutar programas simples.

"A pesar de que, esto, por supuesto, parece modesto en comparación con los estándares de la industria basados ​​en silicio, esto sigue siendo un gran avance dentro de este campo de investigación. Ahora que tenemos una prueba de concepto, en principio, no hay ninguna razón por la que no se puedan realizar más desarrollos, "dice Stefan Wachter, estudiante de doctorado en el grupo de investigación del Dr. Mueller. Sin embargo, no fue solo la elección del material lo que resultó en el éxito del proyecto de investigación. "También prestamos especial atención a las dimensiones de los transistores individuales, "explica Mueller." Las relaciones exactas entre las geometrías de los transistores dentro de un componente de circuito básico son un factor crítico para poder crear y conectar en cascada unidades más complejas ".

Perspectivas de futuro

No hace falta decir que se requerirán circuitos mucho más potentes y complejos con miles o incluso millones de transistores para que esta tecnología tenga una aplicación práctica. La reproducibilidad continúa siendo uno de los mayores desafíos que se enfrentan actualmente en este campo de investigación junto con el rendimiento en la producción de los transistores utilizados. Después de todo, Tanto la producción de materiales 2D en primer lugar como los métodos para procesarlos aún se encuentran en las primeras etapas.

"Como nuestros circuitos se hicieron más o menos a mano en el laboratorio, Estos diseños complejos están, por supuesto, mucho más allá de nuestra capacidad. Cada uno de los transistores tiene que funcionar según lo planeado para que el procesador funcione como un todo, "explica Mueller, haciendo hincapié en las enormes exigencias que se imponen a la electrónica de vanguardia.

Sin embargo, los investigadores están convencidos de que los métodos industriales podrían abrir nuevos campos de aplicación para esta tecnología en los próximos años. Un ejemplo podría ser la electrónica flexible, que son necesarios para sensores médicos y pantallas flexibles. En este caso, Los materiales 2D son mucho más adecuados que el silicio utilizado tradicionalmente debido a su flexibilidad mecánica significativamente mayor.