Una investigación reciente de la Universidad de Nebraska-Lincoln puede ayudar a los futuros ingenieros de componentes digitales a obtener dos (o más) por el espacio de uno.

Un equipo de físicos ha demostrado un método reversible para alterar las propiedades electrónicas de un material nanoscópico, señalando el camino hacia la fusión de varias funciones distintivas de la electrónica moderna en un solo componente.

En última instancia, el enfoque podría permitir que un material en 2-D pase del procesamiento digital al almacenamiento de datos a aplicaciones activadas por luz. Esa versatilidad, Sucesivamente, podría brindar a los ingenieros opciones adicionales para reducir la electrónica al incluir más funciones en un solo dispositivo.

Xia Hong y sus colegas comenzaron con una rebanada atómicamente delgada de disulfuro de molibdeno, o MoS2, un compuesto químico cuyas propiedades semiconductoras se asemejan a las del silicio favorito de la industria. Luego cubrieron el MoS2 con un polímero que presenta ferroelectricidad, la capacidad de revertir la alineación de sus cargas positivas y negativas separadas, o polarización, aplicándole un campo eléctrico.

Los investigadores descubrieron que podían reconfigurar radicalmente el comportamiento electrónico del MoS2 aplicando selectivamente voltaje a través del polímero para dictar la dirección de su polarización.

Cuando el equipo de Hong alineó las cargas positivas o negativas del polímero hacia o lejos de la capa de MoS2, la corriente eléctrica de este último fluía libremente en ambas direcciones y correspondía a la cantidad de voltaje aplicado. En ese estado el MoS2 desempeñó el papel de transistor, un componente de firma del procesamiento digital que libera y suprime la corriente eléctrica para hablar el lenguaje binario de unos y ceros.

Pero cuando el equipo polarizó el polímero de una manera diferente, creando dos dominios de polarizaciones orientadas verticalmente pero alineadas de manera opuesta, el MoS2 subyacente adoptó una nueva identidad. En lugar de actuar como un transistor, el MoS2 se convirtió en un diodo, permitiendo que la corriente fluya en una dirección pero resistiendo su movimiento en la otra cuando se somete a diferentes polaridades pero la misma cantidad de voltaje.

Entre sus muchos propósitos, Los diodos convierten el flujo bidireccional de corriente alterna, que se utiliza para alimentar hogares y otras estructuras, en la transmisión unidireccional de corriente continua que alimenta prácticamente cualquier tecnología que contenga una batería. También residen en el corazón de muchos dispositivos que funcionan con luz y que producen luz, desde células solares hasta pantallas LED.

El MoS2 mantuvo sus estados de transistor y diodo incluso cuando se eliminó el voltaje, Dijo Hong. Esa cualidad combinado con los requisitos de bajo voltaje de la técnica y la escala nanoscópica, la llevó a describirlo como "muy prometedor" para aplicaciones tecnológicas de bajo consumo. Las propiedades mecánicas del polímero ferroeléctrico y superconductor delgado como un átomo, ella dijo, podría resultar especialmente adecuado para el tipo de electrónica flexible que se encuentra en la tecnología portátil.

"Esto no es solo una mejora del rendimiento, "dijo Hong, profesor asociado de física y astronomía. "Realmente se trata de crear un nuevo tipo de dispositivo multifuncional".

Hong dijo que la reversibilidad del enfoque podría hacer que sea preferible al proceso de tratamiento de semiconductores de décadas conocido como dopaje. una técnica de base química que bloquea eficazmente un diseño de semiconductor en una función u otra.

"Lo bueno de este enfoque es que no cambiamos nada químicamente, ", Dijo Hong." Lo que estamos haciendo aquí es reprogramar la función eléctricamente ".

Habiendo demostrado la nueva técnica con un polímero ferroeléctrico, Hong y sus colegas ahora están explorando el uso de compuestos conocidos como óxidos, que soportan mejor el calor producido por muchos aparatos electrónicos.

El equipo de Hong detalló su nueva técnica en la revista. Cartas de revisión física .