Los físicos del MIT en USA, descubren un nuevo fenómeno físico que podría llevar a los primeros aumentos en la velocidad de proceso de los ordenadores desde 2002.

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Los investigadores del MIT y sus colegas de la Universidad de Augsburgo en Alemania han informado del descubrimiento de un nuevo fenómeno físico que podría producir transistores con capacidad mucho mayor - una medida de la tensión necesaria para mover una carga. Y que, a su vez, podría conducir a la reactivación de la velocidad de proceso como medida de potencia de un ordenador.

En los chips de los ordenadores de hoy, los transistores están hechos de semiconductores como el silicio. Cada transistor incluye un electrodo llamado "puerta", aplicando un voltaje a la puerta hacemos que los electrones se acumulen debajo de ella. Los electrones constituyen un canal a través del cual una corriente eléctrica puede pasar, convirtiendo el semiconductor en un conductor.

La capacitancia mide la cantidad de carga que se acumula debajo de la "puerta" para un determinado voltaje. La potencia que consume un chip, y el calor que desprende, son aproximadamente proporcionales al cuadrado del voltaje de funcionamiento de la "puerta". Así que bajar la tensión podría reducir drásticamente el calor, creando un nuevo espacio para "hacer girar la velocidad de proceso".

El profesor de física del MIT, Raymond Ashoori y Lu Li, un post-doctorado y becario de su laboratorio - junto con Christoph Richter, Stefan Paetel, Thilo Kopp y Jochen Mannhart de la Universidad de Augsburg - investigaron el sistema de física inusual que resulta cuando el aluminato de lantano se cultiva en la parte superior de titanato de estroncio. Aluminato de lantano, consiste en la alternancia de capas de óxido de lantano y óxido de aluminio. Las capas de base de lantano tienen una ligera carga positiva; las capas a base de aluminio, una carga negativa leve. El resultado es una serie de campos eléctricos que se suman en la misma dirección, creando un potencial eléctrico entre la parte superior e inferior del material.

Por lo general, tanto aluminato de lantano y titanato de estroncio son excelentes aislantes, lo que significa que no conducen la corriente eléctrica. Pero los físicos han especulado que si el lantano aluminato espesa lo suficiente, su potencial eléctrico se incrementaría hasta el punto de que algunos electrones tendrían que pasar de la parte superior del material a la parte inferior, para evitar lo que se llama una "catástrofe de polarización." El resultado es un canal conductor en la unión con el titanato de estroncio - muy parecido a la que se forma cuando un transistor se enciende. Así Ashoori y sus colaboradores decidieron medir la capacitancia entre el canal y un electrodo de puerta en la parte superior del aluminato de lantano.

Ellos se sorprendieron por lo que encontraron: Aunque sus resultados fueron algo limitados por su aparato experimental, es posible que un cambio infinitesimal en el voltaje causará una gran cantidad de carga para entrar en el canal entre los dos materiales. "El canal puede aspirar en carga - shoomp! Al igual que una aspiradora ", dice Ashoori. "Y funciona a temperatura ambiente, que es lo que realmente nos sorprendió".

De hecho, la capacitancia del material es tan alta que los investigadores no creen que pueda ser explicado por la física actual. "Hemos visto el mismo tipo de cosas en los semiconductores", comenta Ashoori, "pero eso era una muestra muy pura, y el efecto fue muy pequeño. Esta es una muestra super-sucia y un efecto de súper-grande "Todavía no está claro, dice Ashoori, por qué el efecto es tan grande:".. Podría ser un nuevo efecto de la mecánica cuántica o algo de física desconocido de la materia "

"Para la capacitancia, hay una fórmula que se supone que es correcta y se utilizó en la industria de la informática y está en todos los libros de texto", dice Jean-Marc Triscone, un profesor de física en la Universidad de Ginebra, cuyo grupo ha publicado varios artículos en la unión entre aluminato de lantano y titanato de estroncio. "Lo que el equipo del MIT y Mannhart mostró es que para describir su sistema, esta fórmula tiene que ser modificada."

Hay un inconveniente para el sistema, que han analizado: mientras que una gran cantidad de carga se moverá en el canal entre los materiales con un ligero cambio en el voltaje, se mueve poco a poco - más poco a poco será para el tipo de conmutación de alta frecuencia que se lleva a cabo en los chips de los ordenadores. Eso podría deberse a que las muestras del material son, como Ashoori dice, "super sucias"; las muestras más puras podrían tener una menor resistencia eléctrica. Pero también es posible que, si los investigadores pueden entender los fenómenos físicos subyacentes en la capacitancia notable del material, entonces podrían reproducirlos en materiales más prácticos.

Triscone advierte que los cambios al por mayor en los chips de ordenadores en la manera que se fabrican inevitablemente se enfrentarán a la resistencia. "Tanto dinero ha sido inyectado en la industria de los semiconductores durante décadas que para hacer algo nuevo, usted necesita una tecnología muy perturbadora", dice.

"No va a revolucionar el futuro de la electrónica," Ashoori confirma. "Sin embargo, este mecanismo existe, y una vez que sabemos que existe, si podemos entender lo que es, podemos tratar de aplicarlo."