Los científicos han logrado avances significativos en el campo de la tecnología de semiconductores al producir con éxito una forma superconductora de germanio, un material ampliamente utilizado en chips de computadora y fibra óptica. El desarrollo fue reportado en la revista. Nanotecnología de la naturalezaEs posible revolucionar diversos productos de consumo y tecnologías industriales mejorando la velocidad operativa y la eficiencia energética.
Los superconductores son materiales que pueden conducir electricidad sin resistencia, permitiendo el flujo indefinido de corrientes eléctricas sin pérdida de energía. Lograr esta propiedad ha sido históricamente un desafío en materiales semiconductores como el silicio y el germanio, que tienen dificultades para mantener una estructura molecular estable que respalde el comportamiento de conducción deseado.
Un equipo internacional de investigadores, que incluía físicos de la Universidad de Nueva York y la Universidad de Queensland, se centró en cambiar la estructura molecular del germanio mediante la introducción de un elemento más blando: el galio. Este método, llamado “dopaje”, consiste en llenar un semiconductor con elementos adicionales para modificar sus propiedades eléctricas. Sin embargo, el aumento de los niveles de galio provoca inestabilidad en la estructura cristalina del material, lo que dificulta lograr la superconductividad.
En su innovador trabajo, los científicos utilizaron técnicas avanzadas de rayos X para demostrar un método novedoso para incorporar átomos de galio en una red cristalina de germanio en niveles superiores a los normales, sin comprometer la estabilidad. Al controlar cuidadosamente las condiciones de crecimiento, pudieron deformar ligeramente la estructura cristalina de germanio, permitiéndole conducir electricidad con resistencia cero a temperaturas de alrededor de 3,5 Kelvin o -453 grados Fahrenheit.
El físico Julian Steele de la Universidad de Queensland insiste en que el uso de epitaxia de haces moleculares para este proceso puede incorporar galio con precisión en la estructura del germanio. Esta técnica es fundamental para lograr la precisión estructural necesaria para comprender y controlar la aparición de superconductividad en estos materiales.
Javad Shabani, físico de la Universidad de Nueva York y director del Instituto Cuántico de la universidad, destacó las aplicaciones potenciales de este innovador germanio en futuros circuitos cuánticos, sensores y electrónica criogénica de baja potencia, todos los cuales requieren interfaces limpias entre las regiones superconductoras y semiconductoras.
Como material versátil que ya se utiliza en varias tecnologías avanzadas de semiconductores, la comprensión de que el germanio puede diseñarse para exhibir superconductividad abre la puerta a dispositivos cuánticos escalables y listos para fundición. Las implicaciones de este descubrimiento son profundas y presagian una nueva era en la investigación y la tecnología de semiconductores.
