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Descubren nuevas propiedades de los electrones en nuevo material

EFEFUTURO.- El Instituto de Ciencia y Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC) ha descubierto nuevas propiedades y cambios de comportamiento de los electrones en un nuevo material, los óxidos de transición, que pueden revolucionar el futuro de la electrónica y sustituir al silicio usado actualmente en componentes electrónicos.

Fotografía de archivo de la primera vivienda inteligente de España. EFE

La investigación liderada por científicos del ICMAB-CSIC ha mostrado que el comportamiento de los electrones en los óxidos de transición, nuevos materiales propuestos para la futura electrónica, depende también de la orientación cristalina del material.

El trabajo, que se ha publicado en la revista “Nature Communications”, arroja pistas para la investigación y para conseguir propiedades óptimas en los materiales, según el director de la investigación Gervasi Herranz, científico del CSIC.
Actualmente, el desarrollo de la electrónica convencional, basada esencialmente en el silicio, está llegando a límites fundamentales que obligan a plantearse nuevos conceptos y materiales para lograr dispositivos cada vez más eficientes y rápidos.

Entre los nuevos materiales, los óxidos de transición despiertan gran interés entre la comunidad científica porque tienen propiedades que están ausentes en materiales convencionales.

Herranz ha explicado que “con la actual electrónica de silicio, al apagar un ordenador, la información grabada en los circuitos de silicio se volatiliza, y sólo queda guardado lo que se ha grabado en el disco duro. Eso supone tiempo de procesamiento, de mover (grabar) la información de la RAM al disco duro o viceversa”.
“Algunos metales de transición tienen propiedades ferroeléctricas y magnéticas de las que los semiconductores de silicio carecen, que permitirían guardar la información instantáneamente, en el mismo lugar en el que se genera, de forma que se ganaría en rapidez de procesamiento”, ha añadido el científico.

La intercara (del inglés ‘interficie’) entre LaAlO3 y SrTiO3, dos óxidos de metales de transición con metales como el titanio, es el ejemplo más representativo.

El descubrimiento de que estos materiales tienen propiedades superconductoras y magnéticas ha aumentado el interés de estos materiales para la electrónica del futuro.

La investigación del ICMAB, en la que han colaborado científicos del ESPCI-ParisTech (Francia) y del Oak Ridge National Laboratory (USA), ha permitido establecer que el comportamiento de los electrones en estos óxidos depende no sólo del número de electrones que se mueven en el plano sino, también, de la orientación de este plano.

A bajas temperaturas estos óxidos se vuelven superconductores, formando pares de electrones (los llamados pares de Cooper) y “cambiando la orientación cristalina del material se cambian también las propiedades de los electrones”, según Herranz.

Otra repercusión del trabajo del ICMAB-CSIC concierne al ‘spin’ (pequeño momento magnético) de los electrones.

La posibilidad de explotar el ‘spin’ de los electrones, en vez de solamente su carga, como se hace en los transistores de hoy en día, despierta gran interés porque repercute en un control más eficiente de las propiedades de los electrones y en un menor consumo de energía para los dispositivos basados en el control de ‘spin’.

“Nuestro trabajo ofrece nuevas vías de investigación de gases bidimensionales de electrones en materiales óxidos, donde nuevas propiedades físicas, ausentes en materiales convencionales, pueden ser explotadas para prefigurar nuevos conceptos en dispositivos electrónicos más allá de los esquemas convencionales”, ha concluido Herranz. EFEFUTURO
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