Un equipo internacional vinculado a UCF ha resuelto un desafío que podría presagiar una nueva era de computación de ultra alta densidad.

Durante años, ingenieros y científicos de todo el mundo han intentado fabricar dispositivos electrónicos más pequeños y rápidos. Pero la energía necesaria para el diseño actual tiende a sobrecalentar y freír los circuitos. Los circuitos generalmente se construyen conectando un interruptor de diodo en serie con un elemento de memoria, llamado resistor de un diodo-uno. Pero este enfoque requiere grandes caídas de voltaje en el dispositivo, que se traduce en alta potencia, y dificulta el encogimiento de los circuitos más allá de un cierto punto, ya que se requieren dos elementos de circuito separados. Muchos equipos están trabajando para combinar el diodo y la resistencia en un solo dispositivo.

Estos interruptores moleculares uno a uno son excelentes opciones, pero ellos también se han limitado a realizar una sola función e incluso entonces, a menudo estaban plagados de problemas que incluían variaciones de voltaje eléctrico inestables y una vida útil limitada.

El equipo internacional, dirigido por Christian Nijhuis de la Universidad Nacional de Singapur y con los coautores Damien Thompson de la Universidad de Limerick y Enrique del Barco de la Universidad de Florida Central, hizo el avance detallado el 1 de junio en la revista revisada por pares Materiales de la naturaleza .

El equipo creó un nuevo tipo de interruptor molecular que funciona como diodo y como elemento de memoria. El dispositivo tiene 2 nanómetros de grosor, la longitud de una sola molécula (10, 000 veces más pequeño que el ancho del cabello), y solo requiere un voltaje de accionamiento bajo de menos de 1 voltio.

"La comunidad está avanzando rápidamente en la identificación de nuevas aplicaciones de dispositivos electrónicos a escala molecular, "dice Del Barco, un profesor que se especializa en física cuántica. "Este trabajo puede ayudar a acelerar el desarrollo de nuevas tecnologías que involucran sinapsis artificiales y redes neuronales".

Nijhuis, que se especializa en química, lideró el equipo. Damien Thompson de la Universidad de Limerick brindó su experiencia en teoría computacional y del Barco y su equipo de estudiantes y científicos de laboratorio brindaron el análisis teórico.

Cómo funciona

El interruptor molecular opera en un mecanismo de dos pasos donde la carga inyectada se estabiliza mediante la migración de iones cargados entre las moléculas y la superficie del dispositivo. Eso es posible al unir las moléculas en pares. Usando una combinación de medidas eléctricas y medidas a escala atómica guiadas por la mecánica cuántica, el equipo encontró un punto óptimo entre la estabilidad y la capacidad de conmutación que produjo la memoria RAM resistiva de doble diodo + memoria a una escala microscópica, según el papel.

"Todavía hay algunos desafíos y se necesita más trabajo en esta área, pero este es un avance significativo, "Dice Nijhuis.