Todos los dispositivos electrónicos que has tenido comparten una debilidad crítica. Si superan los 200°C, empiezan a fallar. Tu teléfono, el ordenador de tu coche, los satélites que orbitan sobre tu cabeza ahora mismo, todos tienen ese límite térmico inherente a su diseño.
Durante décadas, ese techo ha sido uno de los muros más resistentes de la ingeniería. Ahora, un equipo de la Universidad del Sur de California podría haberlo derribado.
En un artículo publicado en la revista Science, investigadores liderados por el profesor Joshua Yang describen un nuevo tipo de dispositivo de memoria que funcionó de manera fiable a 700°C. Esto es más caliente que la lava fundida. Más caliente que la superficie de Venus, que ha puesto en peligro a todas las sondas de aterrizaje enviadas allí, destruyendo sus componentes electrónicos a las pocas horas de aterrizar.
Y, lo que es crucial, 700 grados no era el límite, sino simplemente la temperatura máxima que podía alcanzar su equipo de prueba. El dispositivo no mostró ningún signo de fallo.
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“Podríamos llamarlo una revolución; es la mejor memoria de alta temperatura jamás demostrada”, afirma el profesor Joshua Yang de la Universidad del Sur de California.
Este dispositivo se llama memristor y es un componente a nanoescala capaz de almacenar información y realizar operaciones computacionales. Imagínalo como un pequeño sándwich con dos capas de electrodos en el exterior y un fino relleno cerámico en el medio.
El equipo construyó el suyo con tungsteno, el metal con el punto de fusión más alto de todos los elementos, combinado con una cerámica llamada óxido de hafnio y con una capa de grafeno en la base. Cada material puede soportar temperaturas extremadamente altas. En conjunto, resultaron ser extraordinarios.
Lo que convierte al grafeno en el ingrediente clave es su interacción con el tungsteno a nivel atómico. En un dispositivo convencional, el calor provoca que los átomos metálicos se desplacen lentamente a través de la capa cerámica hasta que unen los dos electrodos, provocando un cortocircuito y dejando el dispositivo inservible.
El grafeno detiene ese proceso por completo. Su química superficial con el tungsteno es, como la describió Yang, casi como la del aceite y el agua.
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Los átomos de tungsteno que se desplazan hacia el grafeno descubren que simplemente no pueden adherirse; no hay anclaje, ni cortocircuito, ni fallo alguno. El equipo utilizó microscopía electrónica avanzada y simulaciones informáticas a nivel cuántico para comprender con exactitud el motivo, convirtiendo un único resultado fortuito en un principio reproducible.
Y fue una suerte. El descubrimiento se produjo por casualidad. El equipo de Yang estaba intentando construir un dispositivo completamente diferente cuando se toparon con este.
Las agencias espaciales llevan mucho tiempo solicitando componentes electrónicos capaces de funcionar a temperaturas superiores a los 500 grados, la temperatura superficial de Venus, sin dañarse. La perforación geotérmica profunda de la Tierra requiere sensores que funcionen donde la roca circundante brilla en rojo. Los sistemas de energía nuclear y de fusión también generan un calor extremo cerca de sus equipos de control, los cuales deben ser capaces de soportarlo.
Como dijo Yang, el componente que faltaba ya está presente. El camino desde el laboratorio hasta el producto final, que puede utilizarse en múltiples aplicaciones, aún es largo, pero por primera vez, el destino está claramente a la vista.
Fuente: Science Alert.