Los nanocables de telurio son prometedores para los avances en el almacenamiento de datos

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Un descubrimiento innovador realizado por un equipo internacional de científicos ha revelado comportamientos de conmutación resistiva y ferroeléctrica a temperatura ambiente en nanocables de telurio (Te) de un solo elemento, allanando el camino para avances en el almacenamiento de datos de densidad ultraalta y la computación neuromórfica.

“Los materiales ferroeléctricos son sustancias que pueden almacenar carga eléctrica y conservarla incluso cuando se corta la alimentación, y su carga puede cambiarse aplicando un campo eléctrico externo, una característica esencial para las aplicaciones de memoria no volátil”, señala el corresponsal autor del artículo, profesor Yong P. Chen, investigador principal del Instituto Avanzado de Investigación de Materiales (AIMR) de la Universidad de Tohoku y profesor de las Universidades Purdue y Aarhus.

Si bien la ferroelectricidad es común en los compuestos, los materiales de un solo elemento como el Te rara vez exhiben este comportamiento debido a sus estructuras atómicas simétricas.

Sin embargo, Chen y sus colegas demostraron que los nanocables Te exhiben robustas propiedades ferroeléctricas a temperatura ambiente, gracias al desplazamiento atómico único dentro de su estructura de cadena unidimensional. El descubrimiento se realizó mediante microscopía de fuerza de respuesta piezoeléctrica (PFM) y microscopía electrónica de transmisión de barrido de alta resolución.

A partir de este descubrimiento, el equipo desarrolló un dispositivo novedoso, un transistor de efecto de campo ferroeléctrico automático (SF-FET), que integra propiedades ferroeléctricas y semiconductoras en un solo dispositivo. El SF-FET demuestra una retención de datos excepcional, velocidades de conmutación rápidas de menos de 20 nanosegundos y una densidad de almacenamiento impresionante que supera los 1,9 terabytes por centímetro cuadrado.

“Nuestro avance abre nuevas oportunidades para los dispositivos de memoria de próxima generación, donde la alta movilidad de los nanocables y las propiedades electrónicas únicas podrían ayudar a simplificar las arquitecturas de los dispositivos”, dice Yaping Qi, profesor asistente en AIMR y coprimer autor del estudio. “Nuestro dispositivo SF-FET también podría desempeñar un papel crucial en futuros sistemas de inteligencia artificial, permitiendo una computación neuromórfica que imita la función del cerebro humano. Además, los hallazgos pueden ayudar a reducir el consumo de energía en los dispositivos electrónicos, abordando la necesidad de tecnología sostenible”.

Actualmente, el equipo de AIMR, que comprende a Qi y Chen, está explorando nuevos materiales ferroeléctricos 2D utilizando técnicas de inteligencia artificial (IA), en colaboración con el grupo del profesor Hao Li. Esto podría conducir al descubrimiento de más materiales con propiedades ferroeléctricas prometedoras o a otras aplicaciones más allá del almacenamiento de memoria, como la computación neuromórfica.

Referencia: Zhang J, Zhang J, Qi Y, et al. Comportamientos de conmutación ferroeléctrica, piezoeléctrica y resistiva a temperatura ambiente de nanocables Te de un solo elemento. Nat común. 2024;15(1):7648. doi: 10.1038/s41467-024-52062-6