211service.com
Tiny Etch-a-Sketch
Puede que sea el Etch-a-Sketch más pequeño del mundo. Los investigadores han demostrado una nueva técnica que podría usarse para crear circuitos lógicos regrabables y una memoria de computadora más densa. Usando un microscopio de fuerza atómica (AFM), los investigadores pudieron dibujar cables y puntos de tamaño nanométrico que podrían borrarse y escribirse repetidamente.
Pequeños cables: Utilizando la punta a nanoescala de un microscopio de fuerza atómica (AFM), los investigadores pudieron dibujar pequeñas trayectorias eléctricamente conductoras en un material hecho de dos óxidos típicamente no conductores. Borraron los cables usando la punta AFM o una ráfaga de luz azul.
Dirigido por Jeremy Levy de la Universidad de Pittsburgh, los investigadores utilizaron una punta AFM como un lápiz, dibujando caminos conductores de electricidad, que actúan como cables metálicos, en un material especial. Las líneas eran tan delgadas como tres nanómetros, lo que las hacía considerablemente más estrechas que las líneas que se pueden dibujar mediante litografía por haz de electrones, una de las técnicas más precisas para grabar dispositivos de silicio.
Los investigadores utilizaron un material de dos capas desarrollado por el grupo de Jochen Mannhart en la Universidad de Ausberg, en Alemania. La base está hecha de un cristal de titanato de estroncio, con una fina capa de aluminato de lantano en la parte superior. La interfaz entre los dos materiales se puede cambiar de aislante a conductor aplicando un voltaje a través de la interfaz.
Los grupos de Levy y Mannhart colaboraron en un proyecto para dibujar líneas conductoras finas en la interfaz al sondear la superficie del material con un AFM, que tiene una punta a nanoescala que puede aplicar un voltaje en un área pequeña. Las líneas que trazaron los grupos eran finas y largas; su longitud estaba limitada sólo por la distancia a la que escanearía la punta del AFM.
Levy y sus colegas demostraron que invertir el voltaje y arrastrar la punta del AFM a través de un cable lo cortó, rompiendo la conducción. Al medir qué tan lejos tuvieron que arrastrar la punta para cortar el cable, pudieron estimar la anchura del cable. La exposición del material a la luz azul también borró todos los cables dibujados en el material.
El hecho de que sea reescribible es muy importante, dice Harold Hwang de la Universidad de Tokio, en Japón, que no participó en el nuevo estudio. En un dispositivo semiconductor convencional, una vez que fabrica el dispositivo, eso es todo.
Ser capaz de dibujar estos patrones conductores podría permitir a los investigadores crear circuitos que se puedan reconfigurar sobre la marcha, dice Levy. Los investigadores también demostraron que los cables podrían funcionar como transistores. Aunque es difícil imaginarlos compitiendo de frente con las técnicas bien desarrolladas para chips de silicio, dice Levy, la técnica podría usarse para memoria de alta densidad.
Al enviar un pulso de voltaje a través de la punta del AFM, podríamos escribir islas aisladas a escalas muy pequeñas, del orden de un par de nanómetros, dice Levy. Tiene una densidad aproximadamente 100 veces mayor que la que se puede hacer con materiales magnéticos, la base del almacenamiento de datos actual.
Levy encuentra emocionante que el material pueda formar cables conductores y transistores, y potencialmente almacenar información. Por lo general, estas cosas se hacen con diferentes materiales, plataformas completamente diferentes. Pero aquí, todo está en el mismo material. Además, los investigadores han tenido cierto éxito al cultivar titanato de estroncio sobre silicio, dice Levy, por lo que podría ser posible integrar el nuevo material con chips de silicio existentes.
El estudio, que se publicó recientemente en Materiales de la naturaleza , descubrió que los cables y los puntos permanecían en su estado durante al menos 24 horas. Levy cree que durarán mucho más y actualmente está probando esta teoría.
El tipo de cosas que están haciendo con las sondas de escaneo en este documento son relativamente sencillas, dice Stephen Streiffer del Laboratorio Nacional Argonne, en Illinois. Añade que los investigadores deberían poder utilizar matrices de puntas AFM en estos materiales para dibujar varios cables y puntos a la vez.