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Investigadores de ingeniería han desarrollado una técnica de impresión bidimensional (2D) utilizando metales líquidos que, según dicen, podría allanar el camino para métodos novedosos de producción de hardware informático extremadamente avanzado y energéticamente eficiente a nanoescala.
Dado el aumento de la demanda de dispositivos de almacenamiento en todo el mundo, este proceso es oportuno.
Reducir la temperatura a la que el circonio y el hafnio se vuelven líquidos es fundamental para desarrollar dispositivos eléctricos de menor costo porque se requiere mucha menos energía.
Dr. Mohammad Ghasemian, investigador principal, Escuela de Ingeniería Química y Biomolecular, Universidad de Sydney
Desarrollado por ingenieros de la Universidad de Sydney y publicado en la revista PequeñoEl equipo primero integró circonio, estaño y hafnio en una proporción específica. Esto permitió que la aleación se fundiera a temperaturas inferiores a 500 °C, lo que está muy por debajo de los puntos de fusión individuales del hafnio (2227 °C) y el circonio (1855 °C).
La aleación de metal líquido consta de una fina capa de óxido o «corteza» mientras retiene un núcleo líquido. Esta aleación se utiliza para obtener nanoláminas ultrafinas de óxido de estaño dopadas con óxido de hafnio y circonio.
El estaño es abundante, económico y puede utilizarse a gran escala para producir importantes semiconductores, transistores y chips de memoria. Aunque el óxido de hafnio y circonio es un material ferroeléctrico bien conocido que se utiliza en aplicaciones a nanoescala, como dispositivos de almacenamiento y sensores, obtener nanoláminas utilizando técnicas convencionales es difícil y costoso.
Dr. Mohammad Ghasemian, investigador principal, Escuela de Ingeniería Química y Biomolecular, Universidad de Sydney
Utilizando la aleación de estaño, circonio y hafnio, los investigadores pudieron extraer la capa ultrafina de óxido de estaño dopada con óxido de hafnio-circonio exfoliándola y levantándola de la superficie del líquido. Este material podría luego imprimirse en 2D sobre un sustrato en forma de nanohojas ferroeléctricas. Se espera que estas nanohojas sirvan como base para el hardware informático de próxima generación, incluidos semiconductores y chips de memoria.
Dr. Ghasemian añadió: “Piense en ello como una canica cubierta de tinta”. La aleación es como un solvente que nos permite eliminar esa tinta y luego usarla para imprimir. Nuestro proceso nos permite recolectar esta valiosa capa de corteza y convertirla en películas ultrafinas que luego se utilizan para fabricar productos electrónicos. Esta podría ser una nueva fuente de materiales 2D funcionales a los que no se puede acceder mediante métodos tradicionales. Este proceso nos permite introducir ferroelectricidad en óxidos metálicos bidimensionales mucho más pequeños, lo que permite el desarrollo de nanoelectrónica de próxima generación a bajas temperaturas”.
Los científicos no declaran intereses externos. El estudio fue financiado por el número de subvención Laureate Fellowship del Consejo Australiano de Investigación: FL180100053, el número de subvención FLEET del Centro de Excelencia ARC: CE170100039 y el número de subvención del Centro Industrial ARC: IH210100025.
Los autores también agradecen los recursos, las instalaciones y el apoyo de Microscopy Australia, la Infraestructura Computacional Nacional, la UNSW y el Centro de Investigación de Supercomputación Pawsey.
Referencia de la revista:
Ghasemian, BM, et al. (2024) Asimetría inducida por dopaje de metal líquido en óxidos metálicos bidimensionales. Pequeño. doi:10.1002/pequeño.202309924.
Fuente: https://www.sydney.edu.au
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