Científicos europeos logran medir contactos eléctricos de un único átomo

La miniaturización de la electrónica ha llegado ya a tal punto que en un chip hoy caben 20 millones de transistores, y los contactos eléctricos tienen un grosor de tamaño ínfimo: unos 500 átomos. ¿Está cerca el límite a partir del cual será físicamente imposible hacer contactos más reducidos? Un equipo de físicos de Francia, España, Alemania y Holanda han abordado teórica y experimentalmente el contacto eléctrico más pequeño que cabe imaginar, cuya sección es de un solo átomo, y han descubierto a esa escala sorprendentes propiedades de varios metales conductores, como el oro, el plomo o el niobio.Aunque Elke Scheer (Universidad Karlsruhe, Alemania) y sus colegas comentan que los dispositivos electrónicos con contactos de escala atómica no están aún al alcance de un futuro próximo, destacan que "es importante comprender cómo cambian las propiedades de los conductores a medida que se reduce su tamaño desde la escala cotidiana macroscópica al nivel atómico y a qué escala cabe esperar esos cambios". Los autores de la investigación, incluidos cinco españoles de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), presentan su hallazgo en el último número de la revista Nature.

Propiedades químicas

La resistencia eléctrica de un átomo individual está determinada por sus propiedades químicas, afirman, y así un átomo de oro resulta ser peor conductor que uno de plomo, mientras que, en la experiencia cotidiana, un dispositivo de plomo presenta mucha más resistencia que el oro al paso de la corriente eléctrica. La clave está en la valencia química del elemento, el número de electrones de la corteza superior del átomo que determinan su enlace con otros átomos. "El oro tiene una valencia 1, y esto confiere al átomo un único canal para la conductancia", una resistencia determinada, explican estos científicos. "Un átomo de plomo es mejor conductor y tiene tres canales, mientras que en la vida cotidiana este metal es diez veces peor conductor que el primero. Un átomo de niobio tiene cinco canales".Para hacer los experimentos en este trabajo, los físicos han utilizado diferentes técnicas. En el plomo, por ejemplo, el microscopio de efecto túnel ha servido para ir reduciendo una superficie metálica hasta que dos fragmentos de material están unidos únicamente por un átomo y ha sido medida la resistencia eléctrica hasta esa mínima conexión. Gracias a la mecánica cuántica, que rige el mundo físico a escala atómica y subatómica, Scheer y sus colegas explican los fenómenos medidos en sus experimentos, donde la conductancia de cada metal a diferentes escalas de tamaño del contacto depende de la estructura del átomo. "Con toda una nueva clase de dispositivos electrónicos basados en átomos individuales o moléculas a nuestro alcance tecnológico, estamos en un periodo emocionante para la física, la ingeniería, la ciencia de materiales, la química e incluso la biología molecular", afirma Lydia L. Sohn, de la Universidad de Princeton, en Nature, acerca de este trabajo. Los dos grupos españoles, integrados por Álvaro Martín Rodero, Alfredo Levy Yeyati, Juan Carlos Cuevas, Nicolás Agrait y Gabino Rubio, pertenecen al Instituto Universitario Nicolás Cabrera de la UAM.