El fósforo negro se una a la lista de materiales prodigio que prometen cambiar el mundo tecnológico en unos pocos años
El fósforo negro es uno de estos materiales prodigiosos que están llamados a revolucionar la electrónica. Su estructura es también bidimensional, igual que la nueva generación de esperanzadores materiales. De todos estos, el grafeno solo es el más conocido. Pero en laboratorios dispersos por todo el mundo ya se estudian las propiedades, forma de producción y aplicaciones de un puñado de brillantes alternativas al silicio.
El siliceno o el carbino son dos de los candidatos a sustituir al silicio, aunque es cierto que el grafeno tiene camino ganado respecto a ellas, pese a que también queda lejos. Y el fósforo negro entra en este universo de materiales bidimensionales con propiedades fabulosas. Se trata de un semiconductor natural, cuyo característico color negro le da nombre. Es un alótropo del fósforo que tiene un tipo de conductividad eléctrica capaz de activarse o desactivarse.
La conductividad eléctrica se une a la absorción de luz como una de las características destacadas del fósforo negro. Otra de ellas es la anisotropía, una capacidad que modifica sus propiedades en función de si su estructura se posiciona horizontal o verticalmente. Para entender esto mejor hay que imaginar una superficie plana, en dos dimensiones (como la estructura del material). En el plano X la electricidad, por ejemplo, se conduce con mucha facilidad, pero no ocurre lo mismo en el plano Y.
De esta forma, dependiendo de si hacemos que la electricidad pase por un eje u otro obtendremos resultados diferentes. Recientemente científicos del Berkeley Lab, perteneciente al Departamento de Energía de Estados Unidos, han comprobado el funcionamiento efectivo de esta anisotropía para la conductividad técnica.
Hasta el momento esto solo estaba teorizado, pero las pruebas realizadas en el Berkeley Lab indican que la forma en que el calor se propaga a través del fósforo negro es muy diferente en cada una de las dos direcciones del plano. Era una propiedad prevista pero que nunca antes se había comprobado empíricamente. Y sus implicaciones podrían ser muy importantes sobre todo para incrementar la eficiencia energética de componentes electrónicos.
Uno de los usos que se le puede dar a esta anisotropía es propiciar que el calor viaje más fácilmente en una dirección en la que la energía no lo haga, con lo que la pérdida de calor en un dispositivo no implicaría una pérdida, en la misma proporción, de energía. Esta propiedad sería útil a la hora de diseñar transistores, por ejemplo.
Aunque el ejemplo queda lejos lo cierto es que ya se han fabricado los primeros transistores con fósforo negro en laboratorio. Y el rendimiento fue bastante notable. El problema viene, como con el grafeno, por la fabricación en masa, aunque hay trabajos orientados a solventar esta cuestión.
Imágenes: Andrew Cavell y Wikipedia
