Primicia a nivel mundial: Investigadores de Penn State han creado el primer ordenador basado completamente en materiales bidimensionales (2D), sin usar silicio

El dispositivo resultante es un computador CMOS (tecnología fundamental para la electrónica moderna) capaz de realizar operaciones lógicas simples con bajo consumo energético.

• Primer ordenador CMOS 2D del mundo sin silicio.
• Usa disulfuro de molibdeno y diseleniuro de tungsteno.
• Transistores delgados como un átomo.
• Menor consumo energético.
• Mantiene propiedades electrónicas a escala atómica.
• Clave para dispositivos más eficientes, rápidos y sostenibles.

Fin de la era del silicio: aparece un nuevo contendiente

El silicio ha sido durante décadas la base de la microelectrónica, pero empieza a mostrar límites a medida que los dispositivos se miniaturizan.

En un avance pionero, un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania ha logrado fabricar el primer ordenador funcional utilizando materiales bidimensionales (2D), sin depender del silicio.

Este ordenador emplea transistores fabricados con disulfuro de molibdeno (MoS₂) para tipo n y diseleniuro de tungsteno (WSe₂) para tipo p, ambos materiales con un grosor de un solo átomo.

A diferencia del silicio, estos compuestos mantienen sus propiedades electrónicas incluso en dimensiones atómicas.

¿Qué es la tecnología CMOS y por qué es relevante?

La tecnología CMOS (Semiconductor Complementario de Óxido Metálico) es la base de casi todos los dispositivos electrónicos actuales, desde teléfonos móviles hasta vehículos eléctricos. Para funcionar eficientemente, un chip CMOS necesita transistores tipo n y tipo p que regulen el flujo de corriente.

Esta arquitectura permite un alto rendimiento con bajo consumo energético, fundamental para la electrónica moderna.

La novedad de este trabajo radica en haber logrado ambos tipos de transistores completamente con materiales 2D, algo que nunca antes se había conseguido a esta escala funcional.

Ventajas de los materiales 2D frente al silicio

• Miniaturización sin pérdida de rendimiento: Los materiales 2D conservan propiedades electrónicas incluso cuando se reducen a una sola capa atómica.
• Mayor eficiencia energética: Menor fuga de corriente, lo que se traduce en menor consumo.
• Velocidades más altas: Permiten el paso de electrones más rápido que en el silicio.
• Flexibilidad y ligereza: Ideal para futuras aplicaciones en tecnología flexible y dispositivos portátiles.

Limitaciones del silicio que se pretenden superar

• Cuando los transistores de silicio bajan de ciertos tamaños (por debajo de los 7 nanómetros), presentan efectos cuánticos indeseados.
• Aumenta el calentamiento y la fuga de corriente, reduciendo la eficiencia.
• La producción de chips de silicio requiere altas temperaturas y consumo energético intensivo.

Aplicaciones futuras del ordenador 2D

Este prototipo representa una prueba de concepto que allana el camino hacia:

• Procesadores ultrafinos y de bajo consumo para dispositivos móviles.
• Sensores integrados en ropa o prótesis.
• Electrónica flexible y transparente.
• Sistemas integrados en entornos con limitaciones energéticas (como satélites, drones, sensores en zonas remotas).

Potencial de esta tecnología

La transición hacia materiales 2D no solo representa un salto tecnológico, sino también una oportunidad clave para un futuro más sostenible:

• Reducción drástica del consumo energético en centros de datos y dispositivos personales.
• Disminución de residuos electrónicos, gracias a chips más duraderos y reciclables.
• Producción más limpia, con menos necesidad de materiales raros o procesos contaminantes.
• Fomento de tecnologías energéticamente autónomas, que podrían funcionar con energía solar o ambiental.

Además, la capacidad de fabricar circuitos con menos material y menor huella de carbono refuerza la integración de esta tecnología en una economía circular.

En un mundo que exige soluciones inteligentes frente a la crisis climática, los ordenadores 2D podrían convertirse en un componente central del cambio.

Vía www.psu.edu

Más información: A complementary two-dimensional material-based one instruction set computer | Nature