Un grupo de investigadores de la Universidad Northeastern (Boston, Estados Unidos) liderado por Alberto de la Torre, profesor adjunto de física y autor principal de la investigación, ha descubierto cómo cambiar el estado electrónico de la materia según las necesidades que se tengan en el momento, lo que permitiría hacer que la electrónica sea 1.000 veces más rápida y eficiente.

El hallazgo tendría la capacidad de reemplazar los componentes de silicio en la electrónica con materiales cuánticos notablemente más pequeños y más rápidos. La técnica, denominada «extinción térmica», aprovecha el calentamiento y enfriamiento controlados para que un material cuántico cambie entre un estado conductor metálico y un estado aislante. Lo mejor es que los estados pueden revertirse al instante utilizando la misma técnica.

“Actualmente, los procesadores funcionan en gigahercios. La velocidad de cambio permitiría alcanzar los terahercios”, afirma Alberto de la Torre. Supone no solo un gran avance para los científicos de materiales, sino que podría marcar también el futuro de la electrónica: control instantáneo sobre si un material conduce o aísla la electricidad.

Un descubrimiento que podría cambiar la electrónica para siempre

Los investigadores señalan que el efecto es similar al de un transistor que conmuta señales electrónicas. Gregory Fiete, profesor de física en Northeastern, quien colaboró ​​con De la Torre para interpretar los hallazgos, asegura que al igual que los transistores permitieron que los ordenadores se miniaturizaran (los primeros equipos ocupaban habitaciones enteras, y ahora tenemos potentes dispositivos que caben en el bolsillo), el control de los materiales cuánticos tiene el potencial de transformar la electrónica.

Todos los que han usado un ordenador llegan a un punto en el que desean que algo cargue más rápido. No hay nada más rápido que la luz, y estamos usando la luz para controlar las propiedades de los materiales a la velocidad más rápida que permite la física

Al proyectar luz sobre un material cuántico llamado 1T-TaS₂ a temperatura cercana a la ambiente, los investigadores lograron un «estado metálico oculto» que hasta entonces solo se había mantenido estable a temperaturas criogénicas. Los investigadores han logrado ese estado metálico conductor a temperaturas más prácticas, según de la Torre, y el material puede mantener su estado programado durante meses, algo nunca antes logrado.

Según Fiete, “uno de los grandes retos es cómo controlar las propiedades de los materiales a voluntad. Aspiramos a un control máximo sobre las propiedades de los materiales. Queremos lograr algo muy rápido, con un resultado muy seguro, porque ese es el tipo de cosas que luego se pueden aprovechar en un dispositivo”.

Hasta este momento, los dispositivos electrónicos han requerido materiales conductores aislantes, además de una interfaz bien diseñada entre ambos. El hallazgo permite usar solamente un material, controlable con luz, para conducir y luego aislar. “Estamos en un punto en el que, para lograr mejoras asombrosas en el almacenamiento de información la velocidad de operación, necesitamos un nuevo paradigma”, afirma Fiete.

Los resultados de la investigación han sido publicados en la revista Nature Physics, la cual amplía los trabajos previos que utilizaron pulsos láser ultrarrápidos para modificar temporalmente la conducción eléctrica de los materiales. El problema es que dichos cambios solo duraron fracciones de segundo y, generalmente, a temperaturas extremadamente bajas.