Los chips actuales contienen miles de millones de transistores fabricados principalmente con silicio. Pero a medida que la industria intenta crear dispositivos más pequeños, potentes y eficientes, este material empieza a acercarse a sus límites físicos. Por eso, varios grupos de investigación están explorando nuevos materiales ultradelgados que podrían trabajar junto al silicio en la próxima generación de semiconductores.

Uno de los candidatos más prometedores es el disulfuro de molibdeno, un material de la familia de los dicalcogenuros de metales de transición, también conocidos como TMD. Su estructura es extremadamente delgada: apenas tres átomos de grosor, con una capa de molibdeno entre dos capas de azufre.

El problema es que fabricar componentes electrónicos con materiales tan pequeños requiere una precisión casi quirúrgica. En ciertos procesos, los fabricantes necesitan retirar únicamente la capa superior de azufre sin dañar la capa de molibdeno que está debajo. Para lograrlo normalmente se usa plasma, pero ahí aparece el reto: si los iones golpean con poca energía, no remueven suficiente material; si golpean con demasiada fuerza, pueden dañar la estructura interna.

Investigadores de Princeton University y del Princeton Plasma Physics Laboratory encontraron una posible solución: recubrir previamente la superficie del disulfuro de molibdeno con oxígeno o flúor. De acuerdo con sus simulaciones computacionales, este tratamiento reduce la energía necesaria para desprender los átomos de azufre de la capa superior.

En una superficie sin tratar, se necesitan alrededor de 30 electronvoltios para remover un átomo de azufre. Pero con una capa de flúor, esa energía baja a cerca de 10 electronvoltios, y con oxígeno, a unos 14 electronvoltios. Esta diferencia es importante porque en un proceso con plasma los iones no llegan todos con exactamente la misma energía. Al bajar el umbral necesario para retirar azufre, se abre una ventana de trabajo más segura: suficiente energía para limpiar la capa superior, pero con menor riesgo de dañar el molibdeno.

La idea no depende solo de “golpear” el material con fuerza, sino de aprovechar la química. Cuando un ion impacta una superficie recubierta con oxígeno, los átomos de oxígeno pueden combinarse con el azufre para formar dióxido de azufre, una molécula estable que puede desprenderse con mayor facilidad. Con flúor ocurre algo similar, formando compuestos de azufre y flúor.

Este avance no significa que ya existan chips comerciales fabricados con este método, pero sí apunta a una ruta interesante para procesar materiales 2D con mayor control. Si la técnica se confirma experimentalmente y funciona con materiales relacionados, podría ayudar a fabricar transistores más pequeños y confiables para futuros dispositivos electrónicos.

El siguiente paso será medir con más detalle cuánto daño produce realmente el proceso y comprobar si esta estrategia también funciona al cambiar el molibdeno por otros metales, como tungsteno, o el azufre por otros elementos, como selenio.

En pocas palabras: el futuro de los chips no solo depende de hacer transistores más pequeños, sino de aprender a manipular materiales átomo por átomo sin destruirlos en el intento.