“Raspan” un aislante y logran que conduzca electricidad
Se trata del titanato de estroncio, un material con propiedades novedosas. El descubrimiento posibilitaría la creación de transistores multifuncionales y de “vidrios metálicos”. La experiencia fue llevada a cabo por un equipo internacional integrado por dos científicos argentinos. Uno de ellos es investigador del Departamento de Física de Exactas.
Marcelo Rozenberg . Foto: Diana Martinez Llaser
Las edades de la humanidad están demarcadas por revoluciones tecnológicas acaecidas a partir del dominio de materiales cada vez más complejos. Comenzamos con la madera, el hueso y la piedra. Tiempo después logramos manipular los metales. Hoy, suele decirse que vivimos en la era del silicio, un material con el que se fabrican los transistores que dan vida a todos los artefactos electrónicos que comparten nuestra cotidianeidad.
Pero la mayoría de los científicos del área coinciden en que el fin de esta era puede estar próximo. Algunos expertos arriesgan que la posibilidad de miniaturización de los transistores de silicio alcanzará su límite en menos de diez años.
En este contexto, un material con propiedades novedosas está haciendo pie en el terreno de la llamada “electrónica de óxidos” y, según parece, superará a la tecnología del silicio en algunos aspectos. Se trata del titanato de estroncio (TE), un compuesto transparente y aislante.
Curiosamente, hace poco menos de una década se descubrió inesperadamente que si se lo ponía en contacto con la superficie de otro aislante -el aluminato de lantano-, en la interfase entre ambos compuestos aisladores se creaba un estado metálico, es decir, conductor de la electricidad. Algo así como si se juntara madera y vidrio y que, entre ambos, comenzara a circular corriente eléctrica. Todavía no se sabe por qué ocurre este fenómeno.
Ahora, un experimento publicado en la revista Nature por un equipo internacional integrado por dos científicos argentinos da un paso trascendente para la explicación del fenómeno y abre la puerta a aplicaciones impensadas hasta el momento. “Trabajando con TE en condiciones de ultra alto vacío -un vacío mayor que el del espacio interestelar- descubrimos que alcanza con ‘raspar’ su superficie para crear un estado metálico en la zona expuesta”, explica el doctor Marcelo Rozenberg, del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales de la UBA, quien firma el trabajo científico junto al doctor Rubén Weht, de la Comisión Nacional de Energía Atómica.
Ambos, investigadores del Conicet, fueron los que realizaron la interpretación teórica de las observaciones efectuadas por un grupo liderado por el doctor Andrés Santander-Syro, de la Universidad París-Sud de Francia.
“Encontramos que esa capa conductora que se forma en la zona donde se fractura el material está constituida por un gas de electrones bidimensional de apenas dos nanómetros (millonésimas de milímetro) de espesor”, añade Rozenberg.
Según el investigador, la formación de esa delgada nube de electrones se debería a que, en escalas tan pequeñas, al “raspar” el TE se produce un proceso muy violento desde el punto de vista mecánico, que “arranca” átomos de oxígeno (uno de los componentes del TE) de las capas más superficiales del material. Cada átomo de oxígeno que abandona la estructura deja dos electrones “huérfanos”, que quedan confinados en el área dañada y que son los responsables de conducir la electricidad.
Las propiedades de este nuevo material lo hacen muy atractivo en cuanto a sus probables aplicaciones: “Se pueden imaginar superficies transparentes pero metálicas, que serían muy útiles para fabricar células solares mucho más eficientes, o nuevas memorias no-volátiles, que permitirían prender y apagar las computadoras como si fueran lamparitas eléctricas”, ilustra Rozenberg.
El hecho de que el proceso de fractura al vacío es relativamente simple y económico, como así también que el TE no es tóxico, y que los elementos que lo constituyen –titanio, estroncio y oxígeno- son recursos naturales suficientemente abundantes potencian las cualidades del hallazgo.
Por ahora, una de los desafíos que se presentan para poder utilizar este material en el campo de la microelectrónica es lograr controlar el proceso de “raspado”, es decir, cómo levantar las primeras capas de la superficie del material de manera precisa para poder “dibujar” circuitos integrados muy pequeños. Mucho más pequeños que los que hoy se construyen en los microchips de silicio.
“Por ahora, lo que publicamos en Nature es un procedimiento grosero porque, simplemente, ‘arrancamos’ un poco de material de la superficie del titanato de estroncio y vimos que ahí se creaba un estado metálico”, considera Rozenberg. “Habrá que ver cuál será el ‘lápiz’ que nos permita diseñar los circuitos de manera controlada”, se pregunta, y revela: “En los últimos meses hicimos avances en este sentido pero, por ahora, los mantenemos en secreto”.
