Un descubrimiento realizado por el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL), dependiente del Departamento de Energía de la UT-Battelle, en Estados Unidos, podría provocar que los aparatos electrónicos fueran de aquí a unos años aún más pequeños, más rápidos, más potentes y que consuman menos energía. Sin duda, esto provocaría el surgimiento de una nueva etapa en la historia de la industria electrónica.
En el centro ubicado en Tennessee se ha desarrollado un método efectivo que posibilita medir y aprovechar las propiedades intrínsecas de los materiales ferroeléctricos. Este tipo de materiales tienen grandes ventajas, pero hasta el momento no habían superado las pruebas experimentales, sobretodo debido a la imposibilidad de hallar una técnica correcta para medir sus variables.
El estudio convocó a diferentes especialistas, ingenieros y científicos, bajo la coordinación de Pedro Maksymovych, del ORNL, y Stephen Jesse, Art Baddorf y Sergei Kalinin, co-autores de la investigación e integrantes del Centro de Ciencias de Materiales Nanophase. De acuerdo a los responsables de este trabajo, el hallazgo podrá realmente delimitar las potencialidades de los materiales ferroeléctricos.
Los resultados obtenidos hasta el momento han sido objeto de un comunicado de prensa del Laboratorio Nacional de Oak Ridge (ORNL), y a su vez fueron publicados en la revista Science.
Óptima funcionalidad en almacenamiento de datos
Según aclaró el propio Maksymovych, el desafío en años ha sido desarrollar un material a nanoescala que pueda actuar como un interruptor y almacenar información binaria. El descubrimiento indicado permitiría aprovechar las propiedades de los materiales ferroeléctricos con ese propósito, una aplicación con una larga historia de conjeturas pero que hasta hoy no había podido comprobarse.
Aprovechando realmente estos avances, se podrán crear dispositivos tecnológicos de almacenamiento de datos con importantes funcionalidades y a una escala muy pequeña, algo que hoy resulta imposible. Para lograr este objetivo, los materiales ferroeléctricos son sometidos a distintos procesos que permiten conservar su polarización electrostática, para que de esta manera pueden emplearse para aplicaciones de memoria informática o dispositivos de RFID (identificación por radio frecuencia), entre otras aplicaciones.
Los responsables de la investigación explican que se habilita una “entrada” en la superficie polar del material para el ingreso de los electrones, una “puerta” cuyas dimensiones son menores a una millonésima de pulgada, contando a su vez solamente con una milmillonésima de segundo para ingresar. Medidas de espacio y tiempo que resultan inentendibles para nosotros, todavía alejados de la realidad de las nanoescalas.
Entre otros beneficios, estos desarrollos permitirían reducir en gran medida la energía necesaria para la grabación y lectura de información, un requisito clave para cualquier tecnología de memoria informática viable. Por eso, aunque numerosos trabajos previos habían sugerido la posibilidad de concretar estos avances sin culminar la etapa experimental, los materiales ferroeléctricos encarados en el marco de esta investigación superan todas esas limitaciones y ofrecen una funcionalidad sin precedentes.
Desarrollos aún inimaginables
Por ejemplo, las aplicaciones en memorias ferroeléctricas de alta densidad (Gbits) y la espintrónica son algunas de las áreas en las que los materiales ferroeléctricos podrían cumplir un papel importante a partir de ahora. La espintrónica, también conocida como magnetoelectrónica, es una nueva tecnología que busca desarrollar tanto la carga del electrón como su espín.
Los autores de este trabajo están convencidos que el uso de materiales ferroeléctricos para aplicar al campo de la memoria informática marcará con gran fuerza el futuro de las tecnologías de la información. La investigación ha logrado concretar un instrumento capaz de medir simultáneamente la polaridad y las propiedades de los materiales ferroeléctricos a una escala nanométrica.
El instrumento fue desarrollado y construido en el Centro de Ciencias de Materiales Nanophase. Los materiales utilizados para este estudio se han obtenido con la colaboración de especialistas de la Universidad de California en Berkeley. El Centro de Ciencias de Materiales Nanophase es uno de los cinco centros de investigación destinados al trabajo interdisciplinario científico-técnico a nanoescala, en el marco de la Iniciativa Nacional de Nanotecnología en Estados Unidos.
Los centros mencionados comprenden un conjunto de instalaciones complementarias que proporcionan a los ingenieros e investigadores los últimos adelantos tecnológicos necesarios para fabricar, procesar y desarrollar materiales a nanoescala, que tienen un amplísimo campo de aplicación en todas las áreas de la industria.