Los ingenieros de la Universidad de California, Riverside, han demostrado prototipos de dispositivos hechos de un material exótico que puede conducir una densidad de corriente 50 veces mayor que la tecnología de interconexión de cobre convencional.
La densidad de corriente es la cantidad de corriente eléctrica por área de sección transversal en un punto dado. A medida que los transistores en los circuitos integrados se hacen cada vez más pequeños, necesitan densidades de corriente cada vez más altas para funcionar al nivel deseado. La mayoría de los conductores eléctricos convencionales, comocomo el cobre, tienden a romperse debido al sobrecalentamiento u otros factores a altas densidades de corriente, presentando una barrera para crear componentes cada vez más pequeños.
La industria electrónica necesita alternativas al silicio y al cobre que puedan soportar densidades de corriente extremadamente altas en tamaños de solo unos pocos nanómetros.
El advenimiento del grafeno resultó en un esfuerzo mundial masivo dirigido a la investigación de otros materiales en capas bidimensionales o 2D que satisfarían la necesidad de componentes electrónicos a nanoescala que puedan soportar una alta densidad de corriente. Mientras que los materiales 2D consisten en unUna sola capa de átomos, los materiales 1D consisten en cadenas individuales de átomos débilmente unidas entre sí, pero su potencial para la electrónica no ha sido tan ampliamente estudiado.
Uno puede pensar en los materiales 2D como finas rebanadas de pan, mientras que los materiales 1D son como espagueti. En comparación con los materiales 1D, los materiales 2D parecen enormes.
Un grupo de investigadores dirigido por Alexander A. Balandin, un distinguido profesor de ingeniería eléctrica e informática en el Colegio de Ingeniería Marlan y Rosemary Bourns en UC Riverside, descubrió que el tritelurido de circonio, o ZrTe 3 , los nanoribones tienen una densidad de corriente excepcionalmente alta que supera con creces la de cualquier metal convencional como el cobre.
La nueva estrategia emprendida por el equipo de UC Riverside impulsa la investigación de materiales bidimensionales a unidimensionales, un avance importante para la futura generación de productos electrónicos.
"Los metales convencionales son policristalinos. Tienen límites de grano y aspereza superficial, que dispersan los electrones", dijo Balandin. "Materiales cuasi unidimensionales como ZrTe 3 consisten en cadenas atómicas monocristalinas en una dirección. No tienen límites de grano y, a menudo, tienen superficies atómicamente lisas después de la exfoliación. Atribuimos la densidad de corriente excepcionalmente alta en ZrTe 3 a la naturaleza monocristalina de los materiales cuasi-1D ".
En principio, tales materiales cuasi-1D podrían crecer directamente en nanocables con una sección transversal que corresponda a un hilo atómico individual o cadena. En el presente estudio, el nivel de la corriente sostenida por el ZrTe 3 los cables cuánticos fueron más altos que los reportados para cualquier metal u otros materiales 1D. Casi alcanza la densidad actual en nanotubos de carbono y grafeno.
Los dispositivos electrónicos dependen de un cableado especial para transportar información entre diferentes partes de un circuito o sistema. A medida que los desarrolladores miniaturizan los dispositivos, sus partes internas también deben ser más pequeñas, y las interconexiones que transportan información entre las partes deben ser las más pequeñas de todas. Dependiendo de cómoestán configurados, el ZrTe 3 los nanoribones podrían convertirse en interconexiones locales a escala nanométrica o canales de dispositivos para componentes de los dispositivos más pequeños.
Los experimentos del grupo UC Riverside se llevaron a cabo con nanoribones que se habían cortado de una hoja de material prefabricada. Las aplicaciones industriales necesitan cultivar nanoribones directamente en la oblea. Este proceso de fabricación ya está en desarrollo, y Balandin cree que los nanomateriales 1D tienen posibilidadespara aplicaciones en electrónica futura.
"Lo más emocionante de los materiales cuasi-1D es que realmente pueden sintetizarse en los canales o interconectarse con la sección transversal finalmente pequeña de un hilo atómico, aproximadamente un nanómetro por un nanómetro", dijo Balandin.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de California - Riverside . Original escrito por Holly Ober. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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