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Origami ”- creando el microchip más pequeño jamás creado

Crédito de la foto: Shutterstock.com / Neon_dust

El grafeno y otros materiales 2D podrían usarse para crear microchips diminutos mediante un proceso de plegado conocido como «nano-origami». El desarrollo podría conducir a una nueva generación de dispositivos «Straintronic» más pequeños, más rápidos y más ecológicos.

Investigadores de la Universidad de Sussex fueron pioneros en un proceso que crearía pliegues y pliegues en una hoja 2D de grafeno, formada por una sola capa de átomos de carbono, que a su vez podría usarse para hacer el microchip más pequeño jamás fabricado.

Las distorsiones en el gráfico hacen que el nanomaterial adquiera las propiedades de un transistor, como revelan los científicos en un artículo publicado en la revista. ACS Nano¹. Por lo tanto, una tira de grafeno tratada de esta manera se puede procesar en un microchip cientos de veces más pequeño que los que se encuentran en los dispositivos actuales.

Uno de los beneficios más obvios e inmediatos de esta técnica, que los investigadores han denominado «nano-origami», es aumentar la velocidad de funcionamiento de las computadoras y los teléfonos celulares al tiempo que se reduce el tamaño y el peso de dichos dispositivos.

Creamos torceduras mecánicamente en una hoja de grafeno. Es un poco como nano-origami. Al usar estos nanomateriales, nuestros chips de computadora son cada vez más pequeños y rápidos.

Alan Dalton, profesor del Departamento de Matemáticas y Física de la Universidad de Sussex

Dalton llama a este tipo de tecnología «Straintronics» y enfatiza el hecho de que el proceso de plegado abre espacio dentro de los dispositivos y luego explica que este desarrollo se está produciendo en un punto absolutamente crítico. Esto se debe a que los fabricantes de computadoras están al límite de lo que puede lograr la tecnología de semiconductores tradicional.

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Introducción a Straintronics

El término «electrónica extensional» se refiere a un área completamente nueva de la física del estado sólido2 en la que los materiales están expuestos a tensiones físicas. Los materiales 2D como el grafeno han sido durante mucho tiempo objeto de «experimentos de deformación» orientados al estrés en los que los cambios muestran una influencia en las propiedades electrónicas y nanomecánicas³.

En particular, cuando se someten a estrés físico, las nanocintas de grafeno pueden actuar como si estuvieran expuestas a un fuerte campo magnético.

Sin embargo, hasta ahora estas influencias no se han entendido bien. Los resultados del equipo de la Universidad de Sussex podrían comenzar a despejar la confusión en torno a los gráficos y la stratronics.

Además de medir los efectos de arrugar, doblar y colapsar el grafeno en estas propiedades, el equipo también utilizó una técnica llamada nanomecánica de fuerza atómica para estudiar cómo los procesos afectan la rigidez del grafeno.

Esto podría hacer que estos microchips de grafeno Straintronic sean más respetuosos con el medio ambiente y darles una ventaja sobre otras tecnologías de desarrollo.

Un microchip más ecológico

El grafeno ya es un material conocido por su resistencia y flexibilidad, así como por su conductividad térmica y electromagnética. Sin embargo, al aumentar su rigidez mediante un plegado preciso, se puede utilizar en un microchip sin añadir ningún aditivo.

En lugar de tener que agregar materiales extraños a un dispositivo, mostramos que podemos crear estructuras a partir de grafeno y otros materiales 2D al agregar deliberadamente torceduras a la estructura. Este tipo de corrugación nos permite crear un componente electrónico inteligente como un transistor o una puerta lógica.

Dr. Manoj Tripathi, investigador y autor principal del artículo, The University of Sussex

La eliminación de materiales adicionales en microchips significa que el proceso de nano-origami, además de aumentar la velocidad, podría traer un avance técnico sostenible y ecológico.

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Este potencial se ve reforzado por el hecho de que el microchip se puede operar a temperatura ambiente. Esto no solo le da a los dispositivos Straintronic la ventaja de ahorrar energía, sino que también significa que tienen una ventaja sobre los dispositivos espintrónicos, basados ​​en un efecto magnético manifestado a nivel cuántico, que deben operarse en condiciones ultra frías.

«En última instancia, esto hará que nuestras computadoras y teléfonos sean mil veces más rápidos en el futuro». Dalton cierra. «Todo lo que queramos hacer con las computadoras, para que funcionen más rápido, se puede hacer arrugando gráficos como este».

Referencias

1. Tripathi. M., Lee. F., Mikhail. EN., et al. [2021], ‘Los defectos estructurales modulan las propiedades electrónicas y nanomecánicas de los materiales 2D’ ACS NANO, [https://doi.org/10.1021/acsnano.0c06701]

2. Bukharaev. AA, Zvezdin. AK, Pyatatkov. AP, et al. [2018]»Straintronics: una nueva tendencia en micro y nanoelectrónica, así como en ciencia de materiales» Avances en la ciencia, [https://doi.org/10.3367/UFNe.2018.01.038279

3. Azadparvar. M., Cheraghchi. H., [2019], ‘Straintronics en nanocintas de grafeno,’ [arXiv:1912.02017]

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Rocío Penalver

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