INVESTIGACIÓ CIÈNCIA
Descobreixen un semiconductor superatòmic que podria ser el més ràpid fins ara
A la imatge, representació del comportament d’aquests materials que recorda la faula de la lliure i la tortuga.
Els semiconductors -sobre tot el silici- són la base dels ordinadors, telèfons mòbils i altres dispositius electrònics, però malgrat la seua omnipresència tenen limitacions.
Ara, un grup de científics assegura haver-ne identificat un de superatòmic capaç de batre rècord de velocitat. Es tracta d’un material anomenat Re6Se8Cl2 i, segons els investigadors de la Universitat de Colúmbia, Estats Units, és el semiconductor més ràpid i eficaç fins la data.
La troballa, fruit d’una casualitat, es publica a la revista Science. "En termes de transport d’energia, el Re6Se8Cl2 és el millor semiconductor que coneixem, almenys fins ara", afirma l’investigador Milan Delor. La Universitat de Colúmbia explica que quan l’estudiant de doctorat Jack Tulyag va portar per primera vegada el Re6Se8Cl2 al laboratori de Delor, no ho va fer per buscar un semiconductor nou i millorat, sinó per provar la resolució dels microscopis amb un material que, en principi, no hauria d’haver conduït gairebé res. "Va ser el contrari del que esperàvem", apunta Delor. "En lloc del moviment lent que esperàvem, vam veure el més ràpid que hem vist mai".
El descobriment podria ajudar a superar les deficiències dels semiconductors, asseguren els científics. Els semiconductors tenen les seues limitacions. L’estructura atòmica de qualsevol material vibra, la qual cosa crea unes partícules quàntiques anomenades fonons. Al seu torn, els fonons fan que les partícules -electrons o excitons- que transporten l’energia i la informació pels dispositius electrònics es dispersin en qüestió de nanòmetres i femtosegons.
Això significa que l’energia es perd en forma de calor i que la transferència d’informació té un límit de velocitat, per això es busquen millors opcions. I una d’elles és aquest material denominat Re6Se8Cl2. En el seu cas, en lloc de dispersar-se quan entren en contacte amb els fonons, els excitons s’hi uneixen per crear noves quasipartícules anomenades excitons-polarons acústics.
Aquestes noves quasipartícules en Re6Se8Cl2 tenen una propietat especial: són capaços de fluir de forma balística o sense dispersió. Això podria traduir-se algun dia en dispositius més ràpids i eficients, conclouen els investigadors. En els experiments realitzats per l’equip, aquestes quasipartícules es movien amb rapidesa -el doble que els electrons del silici- i creuaven diverses micres de la mostra en menys d’un nanosegon.
Faula de la llebre i la tortuga
Les noves quasipartícules són ràpides, però, contràriament a la intuïció, arriben a aquesta velocitat al seu propi ritme, una mica com en la faula de la tortuga i la llebre -en la qual es premia la constància-, detalla Delor. El que fa que el silici sigui un semiconductor desitjable és que els electrons poden moure’s per ell molt de pressa, però, com la llebre, que reboten massa i al final no arriben gaire lluny ni gaire de pressa. Els excitons del Re6Se8Cl2 són, comparativament, molt lents, però precisament perquè ho són tant poden trobar-se i aparellar-se amb fonons acústics que es mouen amb la mateixa lentitud.
Les quasipartícules resultants són "pesades" i, com la tortuga, avancen lentament però constantment. "Sense que altres fonons s’ho impedeixin, els excitons-polarons acústics del Re6Se8Cl2 acaben movent-se més ràpid que els electrons del silici", resumeix l’investigador.
