Cada vez más pequeños, rápidos y capaces, los microprocesadores se rigen desde hace décadas por la llamada Ley de Moore, que dicta básicamente que cada dos años se duplica el número de procesadores en un chip. Ahora, un grupo internacional de investigadores propone un modelo alternativo para incrementar aún más el poder y la eficiencia de los microchips, basado en una propiedad de ciertos materiales: la flexoelectricidad, la capacidad de generar energía eléctrica al doblarse.
El experimento, cuyos resultados han sido publicados en la revista Nature Nanotechnology, plantea no ya superar la Ley de Moore, sino "rodearla" e ir más allá de ella. Se consigue al añadir nuevas funcionalidades a los microchips mediante la integración de materiales inteligentes.
"No existe una definición exacta de lo que es un material inteligente", explica el físico Gustau Catalán, del Institut Català de Nanociència i Nanotecnología (ICN2), a EL ESPAÑOL. No obstante, él lo describe como "aquel que tiene propiedades funcionales que van más allá de las convencionales o que reacciona de una manera concreta a un estímulo, como por ejemplo deformarse al aplicar electricidad".
Algunos materiales inteligentes son, además, capaces de generar energía a partir de una acción concreta. Catalán ha estudiado las propiedades flexoeléctricas, que comparten todos los materiales no conductores o dieléctricos. "Cualquier aislante, el plástico, el cristal, la madera, incluso los huesos humanos... todos son flexoeléctricos, si los doblas generan corriente", explica Catalá, y añade: "Eso sí, generan muy poquita energía, por eso es una propiedad generalmente desconocida para el gran público".
Cualquier aislante, el plástico, el cristal, la madera, incluso los huesos humanos... todos son flexoeléctricos, si los doblas generan corriente
El científico apunta que la mayoría de estos materiales son muy difíciles de doblar. "Sin embargo, si los haces muy delgados, la cosa es más fácil", comenta. "Para entendernos", explica, "doblar una rama de madera es complicado; doblar la hoja de papel que puedes crear con la madera es muy sencillo, y esto generará mucha más flexoelectricidad; y si conviertes esa hoja en una capa nanoscópicamente delgada, generarás muchísima más electricidad en proporción".
Investigadores del ICN2, en colaboración con las universidades de Cornell (EEUU) y Twente (Holanda), se han aprovechado de esta propiedad, pero a la inversa: han aplicado electricidad a una finísima lámina de material, en este caso óxido de titanio y estroncio, y han visto cómo se dobla.
Han logrado construir así el primer sistema microelectromecánico (MEMS) flexoeléctrico integrado en silicio, un prototipo a escala nanométrica que consiste en una especie de palancas minúsculas que se doblan como respuesta a un voltaje.
Aplicaciones prácticas
¿Y esto qué aplicaciones prácticas tiene? Catalán explica que, por ejemplo, "se pueden poner microventiladores dentro de cada chip, de manera que con un mínimo voltaje lo enfríe". "De hecho, el recalentamiento es uno de los problemas principales que tienen ahora los microprocesadores y una de las razones por las que no se hacen más pequeños es porque hay ya tantos transistores por microchip, y generan tanto calor, que si pones más básicamente se fundiría", recuerda el científico.
También sugiere añadir al microchip un material flexoeléctrico que, con el movimiento del teléfono en el bolsillo, fuera capaz de generar electricidad que cargase la pila, para hacer ésta más pequeña. Así se podría liberar espacio en el dispositivo.
Así se dobla una micropalanca. Mide 10 millonésimas de metro.
Al final, explica Catalán, no se trata de sustituir a los transistores que conforman la base fundamental del microchip, sus neuronas. "Lo que se intenta siempre es reducir el tamaño de esos transistores", explica, "pero estamos en un momento en el que pronto no se van a poder fabricar más pequeños". Es decir, la Ley de Moore no es infinita. "Lo que se intenta hacer ahora es añadir nuevas funcionalidades complementarias, en lugar de tratar de hacerle neuronas más pequeñas", comenta el físico.
Este avance, sin embargo, de momento se queda en el laboratorio. "Soy un físico, lo mío son las ideas, no hago dispositivos", afirma Catalán, quien cree que sería necesario que una industria capaz de fabricar a gran escala se interesara en este experimento.
"Para mí esto es como un juego, me gusta tener ideas y ver si se cumplen o no", confiesa durante la entrevista, y concluye entre risas: "Me gustaría que alguna de estas ideas lleve a algo útil; si alguien se forra con una idea mía, pues estaré muy contento".