La crisis de abastecimiento desencadenada por la pandemia, el Evergreen encallado en el Canal de Suez y otros condicionantes está asaltando titulares colmados por bebidas alcohólicas, juguetes y otros bienes de consumo. Más atrás queda la falta de procesadores que hace que conseguir una tarjeta gráfica con las mejores especificaciones técnicas sea una odisea.

En esta falta de procesadores hay un elemento fundamental que es ajeno a la crisis de abastecimiento de los demás bienes: casi la totalidad de los chips de silicio que se fabrican se hacen en China, que tiene sus fronteras cerradas, a esto se le suma el boom de las criptomonedas y la alta demanda de procesadores para minarlas –crearlas mediante los distintos procedimientos por las que se generan dependiendo de la criptomoneda–. Podríamos no estar hablando de nada de esto si la investigación que está llevando a cabo Juan Casado, catedrático de Química Física de la Universidad de Málaga, hubiese finalizado ya con éxito.

Están avanzando, él y su equipo, mediante la espintrónica para conseguir alterar el carbono de manera que sea tan buen conductor de los impulsos eléctricos como el silicio que se usa en electrónica. Para entender qué es la espintrónica, primero hay que entender qué es el espín. “Los electrones tienen dos características: la carga y el espín. Con la carga estamos todos familiarizados y puede ser positiva o negativa. El espín, sin embargo, puede estar hacia arriba o hacia abajo”, explica Casado.

En electrónica se viene trabajando sólo con la carga. En lenguaje binario los electrones pueden tener carga positiva (que se representa con un 1) o carga negativa (un 0). Si a esto le sumamos las posibilidades del espín, “las posibilidades se multiplican y se puede aumentar la capacidad de trabajo de los procesadores”, afirma Casado.

Han descubierto cómo alterar los espines del electrón mediante estimulación térmica

Este aumento de la capacidad no es lineal, por lo que no se doblaría exactamente la capacidad de trabajo de los procesadores al incluir a los espines en la ecuación, pero sí que aumentaría considerablemente.

El avance que ha hecho el equipo de Casado, y por el que han sido publicados en la revista científica Nature Communications, es el hallazgo de “cómo la estructura flexible de ciertas moléculas orgánicas es capaz de modular el estado de espín de todo el sistema molecular, a la vez, que se ha esclarecido un mecanismo térmico de empuje y retroceso del espín molecular por vibraciones –ciertos movimientos coordinados de átomos– del esqueleto del carbono”.

No sólo es importante este avance por el aumento de capacidad de los ordenadores que puede provocar, si no que también es importante en materia de sostenibilidad y medio ambiente. Hasta ahora la base de la electrónica son los chips de silicio electrónico, un material que necesita de un proceso muy contaminante para que el silicio se purifique desde los silicatos que colman la geografía. Es decir, desde las arenas básicas hay que limpiar el silicio hasta que su grado de pureza le permita ser un gran conductor que aprovechar en la electrónica. Si los procesadores de carbono llegan a convivir con los de silicio, estos procesos se reducirían.

Pero, este avance no sólo puede ser diferencial en la electrónica en un futuro, con el paso a la convivencia entre la electrónica orgánica –a base de materiales derivados del carbono– y la electrónica del silicio, la actual. Sino que también puede ser un paso adelante en materia energética. La implementación del carbono en la electrónica podría hacer que se redujesen materiales como el litio necesario para las baterías, que, en este caso sí, es un material escaso en la naturaleza terrestre. Esto supondría un cambio en el sistema energético que está dando muestras de colapso.

Este avance podría ser también la solución a los problemas energéticos actuales

“El hallazgo de estructuras orgánicas alternativas al silicio y capaces de modular su estado de espín puede representar, a través de la espintrónica, una necesaria solución a los problemas energéticos actuales”, asegura Casado Cordón.

Asimismo, en esta investigación, en la que también han participado la Universidad de Bolonia (Italia) y la Universidad de Ciencias y Tecnologías Electrónicas de China, se ha explorado otras propiedades intrínsecas de la materia, más allá de la carga eléctrica.

Para el desarrollo del estudio se ha contado con la Unidad de Espectroscopia Vibracional de los Servicios Centrales de Investigación de la Universidad de Málaga. El joven investigador de la Facultad de Ciencias Sergio Moles ha llevado a cabo gran parte del trabajo experimental.

La búsqueda de otras moléculas orgánicas flexibles con mecanismos complementarios de acoplamiento espín-vibración y la posibilidad de polarizar electrones de otras moléculas vecinas en estado sólido, variando el estado de vibración, son otros de los objetivos a largo plazo de este equipo científico que, como último paso, apuesta por su incorporación a dispositivos reales. Mediante la espintrónica, Málaga puede ser referente en la revolución de la tecnología del futuro.