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Los volúmenes de datos futuros solo pueden tener dos átomos de espesor

Investigadores de la Universidad de Tel Aviv han diseñado lo que se ha descrito como la “tecnología más pequeña del mundo”, lo que abre la posibilidad de almacenar información en los dispositivos más delgados jamás vistos con Slidetronics.

La unidad consta de solo dos átomos; Está formado por capas “deslizantes” bidimensionales de boro y nitrógeno, a través de las cuales los electrones pueden hacer un túnel, mejorando el proceso de lectura de información más allá de las tecnologías actuales.

Los dispositivos de nanalmacenamiento modernos actuales tienen al menos 100 átomos de espesor y contienen aproximadamente 1 millón de átomos en una estructura cristalina. Casi un millón de estos dispositivos pueden caber en el espacio de una moneda, y cada uno gira a una velocidad de un millón de veces por segundo.

El profesor Moshe Ben Shalom dijo: “Nuestra investigación se deriva de nuestra curiosidad por el comportamiento de los átomos y la electricidad en los sólidos, lo que ha generado muchas tecnologías que respaldan nuestra forma de vida moderna”. “Nosotros y muchos otros científicos estamos tratando de comprender, predecir e incluso controlar las fascinantes propiedades de estas partículas a medida que se condensan en una estructura organizada que llamamos cristal. En el corazón de una computadora, por ejemplo, hay un pequeño dispositivo de cristal diseñado para cambiar entre los dos estados señalando diferentes respuestas: sí o No, hacia arriba o hacia abajo. Sin esta partición, la información no se puede cifrar y procesar.

“El desafío práctico es encontrar un mecanismo que permita la conmutación en un dispositivo que sea pequeño, rápido y económico”.

Los investigadores pudieron reducir el grosor de los dispositivos de almacenamiento de datos a solo dos átomos, ya que la información depende de la capacidad de los electrones para penetrar en la estructura delgada. Esto puede aumentar drásticamente la velocidad, la densidad y el consumo de energía de los dispositivos electrónicos.

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Las capas 2D utilizadas para crear el dispositivo contienen boro y nitrógeno dispuestos en una estructura cristalina hexagonal repetida. Los investigadores pudieron romper la simetría de este cristal ensamblando artificialmente dos de esas capas; En su estado natural (tridimensional), la materia contiene muchas anticapas (cada una gira 180 grados con respecto a sus vecinas). En el laboratorio, apilaron solo dos capas en una configuración paralela, teóricamente colocando átomos del mismo tipo en superposición pura a pesar de las fuerzas electrostáticas repulsivas entre ellos.

En la práctica, las escamas de cristal “prefieren” que una capa se deslice ligeramente con respecto a la otra, de modo que la mitad de los átomos de cada capa se superponen completamente, con cargas opuestas superpuestas, y el resto se ubica por encima o por debajo de un espacio en el centro del hexágono. Ben Shalom explicó: “Si solo se superponen los átomos de boro en la capa superior, entonces lo opuesto está en la capa inferior”.

Los teóricos han demostrado la lógica básica de esta disposición mediante simulaciones por ordenador.

Maian Wisner Stern, la candidata a doctorado que dirigió el estudio, explicó cómo funciona el dispositivo: “La ruptura de simetría que creamos en el laboratorio, que no está presente en un cristal natural, obliga a la carga eléctrica a reorganizarse entre las capas y generar una pequeña polarización eléctrica interna perpendicular al plano de la capa “.

“Cuando aplicamos un campo eléctrico externo en la dirección opuesta, el sistema se desliza horizontalmente para cambiar la dirección de polarización. La polarización desplazada permanece estable incluso cuando el campo externo está cerrado. En esto, el sistema es similar a los sistemas hidroeléctricos tridimensionales , que se utilizan ampliamente en la tecnología actual “.

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Según los científicos, la capacidad de imponer esta disposición en un régimen tan delgado no se limita a los cristales de boro y nitrógeno: “Esperamos los mismos comportamientos en muchos cristales en capas con las propiedades de simetría correctas. El concepto de deslizamiento entre capas como original y Un método eficiente para controlar dispositivos electrónicos avanzados es prometedor. Por eso lo llamamos Slidetronics “.

Wiesner-Stern concluyó: “Estamos emocionados de descubrir lo que puede suceder en otros estados que imponemos a la naturaleza y anticipamos que otras estructuras que acumulen grados adicionales de libertad son posibles. Esperamos que la miniaturización y el deslizamiento mejoren los dispositivos electrónicos actuales”. así como permitir otras formas originales de controlar la información en futuros dispositivos.

“Además de las computadoras, esperamos que esta tecnología contribuya a los detectores, el almacenamiento y la conversión de energía, la interacción con la luz, etc. El desafío que estamos viendo, como estamos viendo, es descubrir más cristales con nuevos y resbaladizos grados de libertad. . “

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