EL MUNDO 2D por el Prof. Dr. D. Alberto Requena Rodríguez, académico numerario

Columna de la Academia publicada en el Diario La Verdad el 28 de mayo de 2016

En julio de 2015, IBM anunció la fabricación de un chip de 7 nanómetros con propiedades funcionales de transistor. El progreso en la electrónica está gobernado por la ley ”pequeño, rápido, barato”. Rige la ley de Moore, que predice que el número de transistores en un chip semiconductor se duplica cada unos 18 meses. El dispositivo electrónico clave, el transistor de efecto campo, se reduce constantemente. La longitud de una canal, hoy de 14 nm, presente en todas las CPU está al límite en el que el silicio tridimensional comienza a ser problemático. Los transistores de Si-Ge de 7 nm suponen un avance considerable sobre la tecnología de 10 nm. El siguiente paso puede ser el nodo de 5 nm. Y ¿ cuál es el límite en esta nanoscala del silicio?

 

En 2004 se propuso el grafeno bidimensional, descendiente del cristal de grafito y aportó un Nobel en 2010 a Andre Geim y Konstantin Novoselow. Se inició una era del carbono. Sin embargo, las dificultades en abrir una anchura de banda de distintos tamaños es un handicap para las aplicaciones digitales. Se duda que el grafeno sea el sucesor del silicio. Se ha seguido investigando en cristales laminares de semiconductores que, como el grafito, permitan ampliar el límite. En 2011 el bisulfuro de molibdemo permitió la fabricación de un transistor con una capa única. Prometía, pero no superó los transistores avanzados de Si.

 

Patrick Vogt y Guy Le Lay en Marsella se lanzaron a la síntesis del análogo al grafeno, pero basado en silicio: siliceno. Kyozaburo Takeda y Kenji Shiraishi, hace 22 años predijeron teóricamente la existencia de un alótropo 2D de silicio con un espesor de 0.4 nm entre dos subcapas, lo que es básicamente plano. Tras aportaciones experimentales, unas mejor afortunadas que otras, la primera evidencia experimental de síntesis de siliceno sobre un sustrato de plata (111) a -200 ºC, se aportó en abril de 2012. Se suceden las publicaciones de “grafenos” de Si, Ge y Sn: siliceno, germaneno y estaneno. La espectroscopía fotoelectrónica con resolución angular empleando radiación sincrotrón de alta resolución y los cálculos de la teoría del funcional de la densidad han desvelado la estructura de panel subyacente. La alta flexibilidad del siliceno inherente a su escaso abombamiento, asociado a una hibridación intermedia sp2/sp3 lo convierte en un dócil material 2D. Conserva las características electrónicas clave para ser portador de carga con una elevada movilidad  y naturaleza semimetálica. Contrasta la reactividad que ofrece, frente a la inertidad del grafeno. La nanoeléctrónica, la espintrónica y la computación cuántica están al acecho. Es posible que el Siliceno resulte ganador.