Punts quàntics de carboni que revelen nous comportaments electrònics no lineals

• Un nou estudi, en el qual han participat investigadors de l’IFISC, revela que els punts quàntics de carboni poden mostrar una gran varietat de comportaments electrònics no lineals a temperatura ambient.
• La recerca, publicada a Applied Physics Letters, descobreix com les interaccions entre els punts quàntics i les trampes d'electrons faciliten el camí cap a dispositius electrònics 3D més compactes i versàtils.

A mesura que els dispositius electrònics continuen reduint-se, la demanda de materials que ofereixin un rendiment més gran en menys espai mai no ha estat tan alta. Aquesta tendència cap a dispositius cada vegada més petits i intel·ligents està impulsant l’auge de la integració 3D, un avenç tecnològic que redefineix l’evolució dels mòduls multixip i el disseny de maquinari compacte. Ara, un nou estudi revela que els punts quàntics de carboni (CQD, de l’anglès Carbon Quantum Dots) podrien ser la clau per obrir una nova era de miniaturització electrònica. 

En un estudi recent publicat a Applied Physics Letters, un equip internacional amb la participació d’investigadors de l’IFISC (UIB-CSIC) ha descobert que els punts de carboni, partícules diminutes compostes per carboni, poden actuar com a diversos components electrònics. Segons com es connectin aquests punts als elèctrodes, i entre si, poden funcionar com a resistències, díodes i, fins i tot, com a elements de circuits més sofisticats. Això obre la porta a una electrònica més senzilla i compacta. 

«Aquest treball mostra què és possible quan científics i enginyers de disciplines i sectors diferents col·laboren», explica l’investigador de l’IFISC David Sánchez. «Combinant la teoria i l’experimentació, hem descobert comportaments nous i sorprenents en els punts de carboni que ens permeten fer els primers passos per convertir aquesta troballa en tecnologia pràctica». 

A més de la miniaturització, la naturalesa multifuncional dels CQD podria donar lloc a aplicacions noves, com ara la protecció electrostàtica avançada, sensors intel·ligents i components per a les tecnologies d’informació quàntica. La seva biocompatibilitat i producció escalable també els fan atractius per a una gamma àmplia d’aplicacions industrials i de recerca. «Els nostres resultats suggereixen que els CQD constitueixen un material versàtil per a finalitats electròniques integrades en 3D», conclou Sánchez.

Image: Esquerra: mostra observada sota un microscopi electrònic de transmissió a una escala típica de 9 nanòmetres. Les zones de color i grisos són punts quàntics de carboni. Dreta: imatge ampliada d'un punt quàntic de carboni.

Scott Copeland, Sungguen Ryu, Kazunari Imai, Nicholas Krasco, Zhixiang Lu, David Sánchez, Paul Czubarow; Nonlinear transport in carbon quantum dot electronic devices: Experiment and theory. Appl. Phys. Lett. 9 June 2025; 126 (23): 232104. https://doi.org/10.1063/5.0263294

• El diari de la UIB