La tecnología más delgada del mundo: con solo dos átomos de espesor

La tecnología innovadora puede mejorar significativamente los dispositivos electrónicos en términos de velocidad, densidad y consumo de energía.

Unidad más delgada conocida por la ciencia
Investigadores de la Universidad de Tel Aviv han diseñado la tecnología más pequeña del mundo, con un grosor de solo dos átomos. La nueva tecnología propone una forma de almacenar información eléctrica en la unidad más delgada conocida por la ciencia, en uno de los materiales más estables e inertes de la naturaleza. La tecnología funciona mediante el uso de un túnel de electrones de la mecánica cuántica, que a través de la película atómicamente delgada puede impulsar el proceso de lectura de información mucho más allá de las tecnologías actuales.

La investigación multidisciplinaria fue realizada por científicos de la Escuela de Física y Astronomía Raymond y Beverly Sackler y de la Escuela de Química Raymond y Beverly Sackler. El grupo incluye a Maayan Vizner Stern, Yuval Waschitz, el Dr. Wei Cao, el Dr. Iftach Nevo, el Prof. Eran Sela, el Prof. Michael Urbakh, el Prof. Oded Hod y el Dr. Moshe Ben Shalom. El trabajo se publica en la revista Science.

Los dispositivos de última generación de hoy tienen cristales diminutos que contienen alrededor de un millón de átomos (alrededor de un centenar de átomos de alto, ancho y grosor). Un millón de estos dispositivos pueden exprimirse aproximadamente un millón de veces en el área de una moneda, y cada dispositivo cambia a una velocidad de aproximadamente un millón de veces por segundo. Los investigadores ahora pudieron, por primera vez, reducir el grosor de los dispositivos cristalinos a solo dos átomos, permitiendo que la información se mueva a una velocidad más rápida.

Jugando con cristales
En el estudio, los investigadores utilizaron un material bidimensional: capas de boro y nitrógeno de un átomo de espesor, dispuestas en una estructura hexagonal repetitiva. En su experimento, pudieron romper la simetría de este cristal al ensamblar artificialmente dos de esas capas.

“En el laboratorio, pudimos apilar artificialmente las capas en una configuración paralela sin rotación, lo que hipotéticamente coloca átomos del mismo tipo en una superposición perfecta a pesar de la fuerte fuerza repulsiva entre ellos (resultante de sus cargas idénticas)”. explica el Dr. Ben Shalom. “De hecho, el cristal prefiere deslizar una capa ligeramente en relación con la otra, de modo que solo la mitad de los átomos de cada capa se superponen perfectamente, y los que se superponen son de cargas opuestas, mientras que todos otros se encuentran por encima o por debajo de un espacio vacío, el centro del hexágono. En esta configuración de apilamiento artificial, las capas son bastante distintas entre sí. Por ejemplo, si en la capa superior solo se superponen los átomos de boro, en la capa inferior es al revés.”

Maayan Wizner Stern, la estudiante de doctorado que dirigió el estudio, agrega que, “La ruptura de simetría que creamos en el laboratorio, que no existe en el cristal natural, obliga a la carga eléctrica a reorganizarse entre las capas y generar una pequeña cantidad de electricidad interna. polarización perpendicular al plano de la capa. Cuando aplicamos un campo eléctrico externo en la dirección opuesta, el sistema se desliza lateralmente para cambiar la orientación de la polarización. La polarización conmutada permanece estable incluso cuando el campo externo está apagado. sistemas ferroeléctricos tridimensionales, que se utilizan ampliamente en la tecnología actual “.

El equipo espera los mismos comportamientos de muchos cristales en capas con las propiedades de simetría correctas, y han denominado el prometedor concepto de deslizamiento entre capas como una forma original y eficiente de controlar dispositivos electrónicos avanzados “Slide-Tronics”.

“Esperamos que la miniaturización y el deslizamiento mejoren los dispositivos electrónicos actuales y, además, permitan otras formas originales de controlar la información en los dispositivos futuros. Además de los dispositivos informáticos, esperamos que esta tecnología contribuya a los detectores, el almacenamiento y la conversión de energía, interacción con la luz y más. Nuestro desafío, tal como lo vemos, es descubrir más cristales con nuevos y resbaladizos grados de libertad “. concluye Wizner Stern.

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