En directo
    Tecnología
    URL corto
    1131
    Síguenos en

    Un grupo internacional de científicos rusos y estadounidenses ha presentado por primera vez en la historia un material semiconductor unidimensional.

    El material conductor unidimensional, basado en la combinación de Ta2Pd3Se8 (tantalio-paladio-selenio) y Ta2Pt3Se8 (tantalio-platino-selenio), se obtuvo mediante el uso de tecnología de fragmentación micromecánica a partir del cristal Ta-Pd(Pt)-Se, sintetizado por primera vez hace más de 30 años.

    La parte teórica de la investigación la llevaron a cabo especialistas de la Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Moscú (MISIS), encabezados por el doctor en Ciencias Físicas y Matemáticas Pável Sorokin. Sus colegas estadounidenses de la Universidad de Tulane (estado de Louisiana, EEUU) bajo la dirección del profesor Jiang Wei, fueron responsables de la parte experimental del proyecto.

    El jefe del departamento de Ciencia de los Materiales Nanoestructurados del laboratorio de Nanomateriales Inorgánicos de MISIS, el doctor en Ciencias Físicas y Matemáticas Pável Sorokin, habló en una entrevista a Sputnik sobre la influencia que puede ejercer el uso del "material inteligente" en la vida humana.

    Pável Sorokin durante una conferencia dedicada a la descripción de los logros más interesantes del 2016 en el campo de las nanoestructuras y la nanotecnología.
    © YouTube / NUST MISIS
    Pável Sorokin durante una conferencia dedicada a la descripción de los logros más interesantes del 2016 en el campo de las nanoestructuras y la nanotecnología.

    — La parte teórica de la investigación realizada bajo la dirección de usted se califica como un nuevo salto tecnológico. ¿De qué se trata? ¿En qué consistirá la diferencia entre los semiconductores del futuro y los que se usan hoy?

    — En realidad, nosotros, dos equipos científicos que trabajan en lados opuestos del océano, logramos conjuntamente dar un paso hacia el desarrollo de equipos electrónicos más rápidos y más pequeños. El uso del nuevo material permitirá hipotéticamente reducir esquemas electrónicos hasta las nanodimensiones, incrementando al mismo tiempo la velocidad de funcionamiento de equipos formados de estos.

    Se reducirá la potencia consumida de equipos, cambiará su estructura, su diseño. Mientras, ante todo, se ampliará la gama de sus funciones.

    Lea más: Los 'smartphones' del futuro, sin pantalla ni teclado (vídeo)

    Es que la velocidad de funcionamiento y otros parámetros del equipo dependen directamente de la calidad del material conductor de la corriente eléctrica. Las dimensiones pequeñas de nanohilos que logramos fragmentar de la nueva combinación dan la posibilidad de esperar que puedan ser usados en nuevos nanoequipos electrónicos, cuya creación se vincula con el futuro de toda la tecnología.

    En caso de pasar al nanonivel, toda la infraestructura que encontramos en la calle, en un supermercado, en una policlínica, etc., puede hacerse más "inteligente" y "delgada". Se incrementará la velocidad y la eficacia del funcionamiento de relés de luz, fotodiodos, sensores en equipos automáticos y otros equipos digitales.

    — ¿Qué direcciones de la industria electrónica experimentarán cambios cualitativos tras la aparición del nuevo material con nanodimensiones?

    — El sector principal de su aplicación es la opto y la microelectrónica. La reducción de las dimensiones de materiales permite con frecuencia obtener las extraordinarias propiedades electrónicas, ópticas, mecánicas, químicas y biológicas debido a los efectos dimensionales y superficiales.

    La importancia práctica de este trabajo es alta, porque la nanoestructura unidimensional obtenida tiene un diámetro pequeño, mientras que el objeto de estas dimensiones fue obtenido bajo control. El método empleado se distingue de la tecnología aplicada anteriormente, que consistía en cortar el grafeno o dicalcogenuros de metales de transición en cintas separadas.

    Un cristal consta de nanoestructuras unidas, las nanocintas. Todas las nanocintas tienen una anchura determinada. No hay diferencias en parámetros. Así las cosas, el usar la tecnología de fragmentación del cristal siempre obtendremos las cintas de la misma anchura. Se puede reproducir plenamente el resultado.

    Investigadores del laboratorio Nanomateriales biomédicos de la Universidad MISiS
    © Foto : MISiS / Maria Brodskaya
    Investigadores del laboratorio Nanomateriales biomédicos de la Universidad MISiS

    — No puedo pasar por alto esta pregunta: ¿qué es lo que mueve a un científico a hacer un descubrimiento? ¿Se le ocurre una idea ocasionalmente o tras largos pensamientos e investigaciones por ensayo y error?

    — Todo comenzó en 2010 en EEUU. Tuve un contrato postdoctoral y realizaba una investigación postdoctoral en la Universidad de Rice (estado de Texas), donde formaba parte del grupo de un destacado experto, el profesor Borís Yakobson, quien se fue de Rusia hace mucho y vivía en EEUU. Nos enseñó a mirar las cosas desde otro ángulo, encontrar algo nuevo en lo que parece bien estudiado.

    Creo que bajo su dirección pasé una escuela excelente, que completó los conocimientos que había obtenido en Rusia del brillante científico Leonid Chernozatonski. En la Universidad de Rice conocí a un joven investigador muy talentoso y enérgico, Jiang Wei, que hacía estudios de postdoctorado también. Pasados tres años, cuando ya estaba en Moscú, recibí una carta suya con la propuesta de cooperación. Esta cooperación se inició con un artículo conjunto en la revista Nature Physics.

    Posteriormente, Jiang Wei nos propuso en nombre del grupo de científicos de su universidad estudiar las propiedades de un cristal que calificaba de 'sospechoso'. Hicimos una modelación matemática de su estructura y se puso de relieve que este cristal puede ser muy prometedor para obtener semiconductores cuasi unidimensionales.

    Esta combinación complicada 'tantalio-paladio(platino)-selenio' (Ta-Pd(Pt)-Se) es conocida desde los años 80 del siglo pasado, pero no se investigó detalladamente. El cristal consta de cintas flojamente unidas que tienen una estructura similar a las cintas de dicalcogenuros de metales de transición.

    La unión bidimensional del dicalcogenuro de metales de transición suscita interés científico desde hace mucho. La causa de esto consiste en que los dicalcogenuros de metales de transición (por ejemplo, el disulfuro de molibdeno o disulfuro de wolframio) muestran las propiedades propias a los semiconductores, por lo que se los puede considerar como metales sobre la base de los cuales se podrán crear equipos electrónicos en la era postsilicio.

    La estructura de esta combinación consta de tres capas de átomos: un calcógeno (por ejemplo, selenio o azufre); lo sigue una capa de átomos de metales de transición (por ejemplo, wolframio o molibdeno) y otro calcógeno.

    Así las cosas, tenemos un dicalcogenuro de metales de transición, una capa bidimensional que tiene las propiedades de los semiconductores. Pero no es suficiente. Intentamos convertirla en unidimensional. El objetivo era reducir no solo su espesor, sino también la anchura, y crear en su base un elemento semiconductor de dimensiones mínimas.

    En ese momento surgieron problemas. Al cortar la capa, no logramos obtener nanohilos estrechos de alta calidad, es decir, crear una estructura unidimensional de la sustancia de tres átomos. La estructura se rompía, los parámetros de las cintas obtenidas no nos convenían.

    — A partir de 2004, aproximadamente, el interés de la comunidad científica se ha centrado en el grafeno como candidato principal para usarse como semiconductor en el siglo XXI. ¿Por qué se les ocurrió prestar atención a otros materiales?

    — Simplemente nos percatamos de que la fórmula de la sustancia 'terca' se parece mucho a la estructura de los dicalcogenuros de metales de transición. Es esta la nanocinta que buscamos. Solo es necesario fragmentar el cristal original.

    Lo hizo mi colega Jiang Wei. Por decirlo sencillamente, pegó una cinta adhesiva sobre el cristal, la arrancó y obtuvo al final la nanoestructura. Este método se usó en su tiempo para obtener el grafeno. Pese a su simplicidad, es muy eficaz y permite obtener nanoestructuras de alta calidad.

    Lea también: Científicos logran observar un poco de la nada

    De ese modo, Jiang Wei hizo los primeros hilos de casi un nanómetro de grosor y, de hecho, alcanzó el nivel de esta cinta. Posteriormente, nuestros colegas estadounidenses fabricaron el primer transistor del material obtenido, mientras que en Moscú estudiaron las propiedades electrónicas y estructurales de cintas y nanohilos (varias cintas unidas entre sí).

    Nuestro trabajo no ha finalizado. De momento, en el curso del experimento, se obtuvieron varias nanocintas unidas entre sí. Sea lo que sea, esperamos que con esta investigación abramos el camino hacia el descubrimiento de nuevas nanoestructuras, porque el tantalio-paladio-selenio solo forma parte de una gran familia de materiales tan prometedores.     

    Etiquetas:
    semiconductores, Nanotecnología, Universidad de Rice, Nature Physics, Universidad de Tulane, Universidad Nacional de Ciencia y Tecnología de Moscú (MISiS), Jiang Wei, Pável Sorokin, EEUU, Rusia
    Normas comunitariasDiscusión
    Comentar vía SputnikComentar vía Facebook