Investigadores de la Universidad de Princeton desarrollaron un chip delgado que puede programarse, borrarse y reprogramarse mediante distintas longitudes de onda de luz. A diferencia de los semiconductores convencionales, cuyas propiedades eléctricas quedan prácticamente fijas una vez concluida la fabricación, este material permite ajustes repetidos después de creado.
El equipo combinó un semiconductor bidimensional con moléculas sensibles a la luz. Al exponerse a longitudes de onda específicas, estas moléculas modifican su estructura interna. Ese cambio altera las propiedades electrónicas y ópticas del semiconductor, lo que posibilita controlar su respuesta sin necesidad de reconstruir físicamente el material.
La luz otorga a los semiconductores un nuevo control
Saien Xie, profesor adjunto de ingeniería eléctrica e informática y autor principal del trabajo, explicó el punto de partida del proyecto. “El primer paso para crear materiales inteligentes es la capacidad de respuesta”, afirmó Xie.
“Los sistemas vivos son extremadamente inteligentes, ya que detectan y responden continuamente a su entorno. Queríamos crear un material que pudiera responder de forma similar a los estímulos externos en lugar de permanecer fijo”, agregó.
El material se distingue del comportamiento binario propio de los interruptores electrónicos convencionales. En lugar de limitarse a un estado de encendido o apagado, su respuesta puede ajustarse de manera gradual y luego invertirse mediante la aplicación de luz.
“En lugar de pasar directamente de cero a uno, podemos ajustar gradualmente la respuesta del material y luego revertir el proceso”, señaló Ji, otro de los investigadores del equipo.
Esta capacidad surge de la interacción entre el semiconductor bidimensional y las moléculas unidas a su superficie. Modificar la estructura de estas moléculas altera la manera en que el semiconductor conduce la electricidad y responde a la luz.
Este mecanismo podría resultar especialmente útil para la electrónica programable, un campo donde cambiar el comportamiento de un dispositivo suele requerir hardware o circuitos diferentes para cada función.
El material de una pulgada apunta hacia los circuitos
El equipo ya produjo una pieza uniforme del semiconductor de 2,54 centímetros por 2,54 centímetros (una pulgada cuadrada). Con este material, los investigadores construyeron matrices de interruptores electrónicos programables, lo que demostró que el comportamiento controlado por luz puede incorporarse a estructuras funcionales y no limitarse a pequeñas muestras de laboratorio.
El siguiente paso del proyecto consiste en conectar estos interruptores a un circuito. Los circuitos constituyen los componentes básicos utilizados para construir sistemas electrónicos más complejos, por lo que demostrar su funcionamiento acercaría la tecnología a aplicaciones prácticas.
Los investigadores prevén dispositivos electrónicos que puedan modificarse una vez concluido el proceso de fabricación. Este enfoque permitiría que un mismo componente de hardware desempeñe diferentes funciones sin necesidad de un nuevo diseño de semiconductor para cada aplicación.
“Nuestra visión a largo plazo es crear dispositivos electrónicos cuya funcionalidad ya no sea fija durante la fabricación”, indicó Xie. “En cambio, buscamos dispositivos cuyas propiedades puedan reconfigurarse dinámicamente después de su fabricación. Este trabajo representa un paso importante hacia ese objetivo”, añadió el investigador.
Una tecnología aún en fase inicial
El desarrollo se encuentra en una etapa temprana de investigación. La demostración actual se limita a interruptores semiconductores programables, mientras que los circuitos integrados de mayor tamaño y los dispositivos electrónicos completos permanecen como objetivos futuros.
Si la tecnología logra escalarse, la luz podría ofrecer una nueva forma de controlar las propiedades de los semiconductores sin necesidad de modificar físicamente el material subyacente. Esto abriría el camino hacia una electrónica más adaptable frente a los chips de función fija que predominan en la actualidad.
