Investigadores de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnología (NTNU) han encontrado un método completamente nuevo para verificar las propiedades electrónicas de los materiales de óxido. Esto abre la puerta a componentes aún más pequeños y quizás a productos electrónicos más sostenibles.

"Encontramos una forma completamente nueva de controlar la conductividad de los materiales a nanoescala, "dice el profesor Dennis Meier del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de NTNU.

Uno de los mejores aspectos del nuevo método es que no interfiere con otras propiedades del material, como lo hacían los métodos anteriores. Esto permite combinar diferentes funciones en un mismo material, que es un avance importante para la tecnología a nanoescala.

"Lo que es realmente bueno es que este proyecto se lleva a cabo desde NTNU e involucra a personas de varios departamentos. También nos beneficiamos de instalaciones clave como el NanoLab y el TEM (microscopía electrónica de transmisión) Gemini Center. Este enfoque interdisciplinario muestra lo que podemos hacer cuando trabajar juntos, "Dice Meier.

Un nuevo artículo en la revista Materiales de la naturaleza aborda los hallazgos. El artículo ha atraído la atención internacional incluso antes de ser impreso.

Las posibilidades que ofrece el descubrimiento se discutieron en la edición de agosto de Materiales de la naturaleza por los principales expertos en el campo.

Rara vez pensamos en la tecnología que se esconde detrás de encender una bombilla o de nuestro uso de electrodomésticos. El control de partículas cargadas en una escala diminuta es simplemente parte de la vida cotidiana.

Pero en una nanoescala mucho más pequeña, los científicos ahora pueden manipular rutinariamente el flujo de electrones. Esto abre posibilidades para componentes aún más pequeños en computadoras y teléfonos móviles que apenas consumen electricidad.

Queda un problema básico, sin embargo. Puede simular componentes electrónicos a nanoescala, pero algunos de los conceptos más prometedores parecen mutuamente excluyentes. Esto significa que no puede combinar varios componentes para crear una red.

"La utilización de fenómenos cuánticos requiere una precisión extrema para mantener la proporción correcta de diferentes sustancias en el material mientras se cambia la estructura química del material, lo cual es necesario si desea crear sinapsis artificiales para simular las propiedades de las vías nerviosas como las conocemos por la biología, "Dice Meier.

Esfuerzos colaborativos interdepartamentales, dirigido por el profesor Meier, han logrado sortear algunos de estos problemas desarrollando un nuevo enfoque.

"El nuevo enfoque se basa en la explotación de irregularidades 'ocultas' a nivel atómico, los llamados defectos anti-Frenkel, "Dice Meier.

Los investigadores han logrado crear tales defectos ellos mismos, permitiendo así que un material aislante se convierta en conductor eléctrico.

Los defectos del material están relacionados con sus diversas propiedades. Sin embargo, los defectos anti-Frenkel pueden manipularse de tal manera que los cambios en la conductividad no afecten la estructura real del material ni cambien sus otras propiedades, como el magnetismo y la ferroelectricidad.

"Mantener la integridad estructural permite diseñar dispositivos multifuncionales utilizando el mismo material. Este es un gran paso hacia una nueva tecnología a nanoescala, "dice Meier.

El equipo de investigación incluye al profesor S. M. Selbach del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales, Los profesores Antonius T. J. van Helvoort y Jaakko Akola y los profesores asociados Per Erik Vullum y David Gao del Departamento de Física, y el profesor asociado Jan Torgersen del Departamento de Ingeniería Mecánica e Industrial.

Otra ventaja del nuevo enfoque es que los investigadores pueden borrar componentes a nanoescala mediante un simple tratamiento térmico. Luego, puede cambiar o actualizar los componentes en el material posteriormente.

"Tal vez podamos usar nuestros dispositivos electrónicos por más tiempo en lugar de reciclarlos o tirarlos. Podemos simplemente actualizarlos en su lugar. Esto es fundamentalmente mucho más amigable con el medio ambiente". "Dice Meier.

Ya se está planificando para nuevos intentos de combinar diferentes componentes. Este trabajo será realizado por el grupo FACET del Departamento de Ciencia e Ingeniería de Materiales de NTNU.

El trabajo cuenta con el apoyo del Consejo Europeo de Investigación a través de una ERC Consolidator Grant que Meier recibió el año pasado. También participa el reconocido Centro de Espintrónica Cuántica (QuSpin). El objetivo es utilizar tanto la carga como el giro de los electrones para brindarnos un futuro más respetuoso con el medio ambiente.