Puntos cuánticos de carbono que revelan nuevos comportamientos electrónicos no lineales.

• Un nuevo estudio, en el que han participado investigadores del IFISC, revela que los puntos cuánticos de carbono pueden mostrar una gran variedad de comportamientos electrónicos no lineales a temperatura ambiente.
• La investigación, publicada en Applied Physics Letters, descubre cómo las interacciones entre los puntos cuánticos y las trampas de electrones allanan el camino para dispositivos electrónicos 3D más compactos y versátiles.

A medida que los dispositivos electrónicos siguen reduciéndose, la demanda de materiales que ofrezcan un mayor rendimiento en menos espacio nunca ha sido tan alta. Esta tendencia hacia dispositivos cada vez más pequeños e inteligentes está impulsando el auge de la integración 3D, un avance tecnológico que está redefiniendo la evolución de los módulos multichip y el diseño de hardware compacto. Ahora, un nuevo estudio revela que los puntos cuánticos de carbono (CQD, del inglés Carbon Quantum Dots) podrían ser la clave para abrir una nueva era de miniaturización electrónica. 

En un reciente estudio publicado en Applied Physics Letters, un equipo internacional en el que participan investigadores del IFISC (UIB-CSIC) ha descubierto que los puntos de carbono, diminutas partículas compuestas por carbono, pueden actuar como diversos componentes electrónicos. Dependiendo de cómo se conecten estos puntos a los electrodos, y entre sí, pueden funcionar como resistencias, diodos e incluso elementos de circuitos más sofisticados. Esto abre la puerta a una electrónica más sencilla y compacta. 

«Este trabajo muestra lo que es posible cuando científicos e ingenieros de diferentes disciplinas y sectores colaboran», explica el investigador del IFISC David Sánchez. «Combinando la teoría y la experimentación, descubrimos nuevos y sorprendentes comportamientos en los puntos de carbono que nos permiten dar los primeros pasos para convertir este hallazgo en tecnología práctica». 

Además de la miniaturización, la naturaleza multifuncional de los CQD podría dar lugar a aplicaciones novedosas, como la protección electrostática avanzada, los sensores inteligentes y los componentes para las tecnologías de información cuántica. Su biocompatibilidad y su producción escalable también los hacen atractivos para una amplia gama de aplicaciones industriales y de investigación. «Nuestros resultados sugieren que los CQD constituyen un material versátil para fines electrónicos integrados en 3D», concluye Sánchez.

Imagen: Izquierda: Muestra observada bajo un microscopio electrónico de transmisión a una escala típica de 9 nanómetros (izquierda). Las zonas de color y grises son puntos cuánticos de carbono. Derecha: imagen ampliada de un punto cuántico de carbono.

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

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