El equipo de la Universidad de Beijing, responsable de diseñar la nueva estructura libre de silicio, ha descrito su avance como “el transistor más rápido y eficiente jamás creado”. Los experimentos realizados revelaron que el material, compuesto por una red ultrafina de bismuto, es un 40% más veloz que los transistores de un chip de silicio de tres nanómetros, al mismo tiempo que reduce el consumo energético en un 10%. Los resultados han sido publicados en la revista Nature.

Las ventajas del innovador transistor provienen de su exótica estructura 2D. Así como el grafeno obtiene sus propiedades únicas de resistencia y superconductividad gracias a la disposición especial de sus moléculas de carbono, la estructura desarrollada por la Universidad de Beijing resulta eficiente en su interacción con los electrones por ser una capa fina de oxicalcogenuros de bismuto. Su red atómica esencialmente bidimensional proporciona mayor resistencia y flexibilidad en comparación con otras combinaciones de materiales.

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La era de los transistores bidimensionales

Las empresas que fabrican microprocesadores basados en silicio han señalado en diversas ocasiones que se están aproximando a los límites físicos en la reducción del tamaño de los transistores. La creación de estructuras más pequeñas conlleva problemas de naturaleza cuántica, como la pérdida de control de la corriente eléctrica y un incremento de las fugas de energía. Ante el reto, los materiales bidimensionales son considerados el próximo paso para continuar la tendencia de aumentar la potencia de los chips mientras se reduce su tamaño.

El transistor basado en una capa bidimensional de bismuto y oxígeno mejora el flujo de electrones, disminuye la pérdida de energía, minimiza el voltaje necesario y, en consecuencia, incrementa el potencial teórico de los dispositivos informáticos basados en esta tecnología. Aunque actualmente es demasiado pequeño para aplicaciones prácticas, su diseño permite escalarlo hasta tamaños de obleas más convencionales, piensan los científicos.

Los transistores bidimensionales libres de silicio surgen en un contexto geopolítico complejo. En la actualidad existen tratados internacionales que prohíben suministrar tecnología avanzada basada en el material semiconductor al gobierno chino. Peng Hailin, investigador principal del proyecto, compartió algunas declaraciones al respecto. "Aunque este camino surge como una necesidad ante las sanciones actuales, también impulsa a los investigadores a explorar soluciones desde nuevas perspectivas", afirmó en una entrevista para el portal South China Morning Post.

Un transistor y un chip no son lo mismo. El transistor es el componente básico de la computación que actúa como interruptor o amplificador de corriente eléctrica. Si el transistor es un ladrillo, el chip o microprocesador sería el edificio formado por miles o incluso millones de estos elementos. En este contexto, un cambio en la arquitectura del transistor equivale a modificar la fórmula del ladrillo para hacerlo más resistente y eficiente, optimizando la construcción de estructuras que consuman menos recursos.