Un equipo de físicos liderado por el profesor Dmitry Turchinovich en la Universidad de Bielefeld, en colaboración con investigadores del Instituto Leibniz de Investigación de Estado Sólido y Materiales de Dresde (IFW Dresden), ha logrado un avance significativo en nanoelectrónica que podría transformar la implementación del hardware de inteligencia artificial.
La investigación, publicada en Nature Communications el 5 de junio de 2025, demuestra un método novedoso para controlar semiconductores de grosor atómico utilizando pulsos de luz ultracortos a velocidades sin precedentes. El equipo desarrolló antenas especializadas a nanoescala que convierten la luz terahercio en campos eléctricos verticales dentro de materiales bidimensionales como el disulfuro de molibdeno (MoS₂).
"Tradicionalmente, estos campos eléctricos verticales, empleados para conmutar transistores y otros dispositivos electrónicos, se aplican mediante compuertas electrónicas, pero este método está fundamentalmente limitado a tiempos de respuesta relativamente lentos", explica el profesor Turchinovich. "Nuestro enfoque utiliza la propia luz terahercio para generar la señal de control dentro del material semiconductor, permitiendo así una tecnología optoelectrónica ultrarrápida e impulsada por luz, compatible con la industria, que hasta ahora no era posible".
La técnica permite el control en tiempo real de las estructuras electrónicas en escalas temporales inferiores a un picosegundo —una billonésima de segundo—, lo que supone órdenes de magnitud más rápido que los métodos convencionales de conmutación electrónica. Los investigadores demostraron que tanto las propiedades ópticas como electrónicas del material pueden modificarse selectivamente utilizando estos pulsos de luz.
El Dr. Tomoki Hiraoka, autor principal del estudio y becario Marie Skłodowska Curie en el grupo del profesor Turchinovich, desempeñó un papel clave en la implementación experimental. Las complejas nanoantenas 3D-2D necesarias para producir el efecto fueron fabricadas en el IFW Dresden por un equipo liderado por el Dr. Andy Thomas.
Esta innovación tiene importantes implicaciones para el hardware de IA, ya que podría permitir sistemas de computación mucho más rápidos y eficientes energéticamente. Las capacidades de conmutación ultrarrápida podrían dar lugar a nuevas generaciones de dispositivos de control de señales, interruptores electrónicos y sensores, fundamentales para aplicaciones avanzadas de IA que requieren velocidades de procesamiento extremas.
La tecnología muestra un gran potencial para su implementación en diversos campos, incluyendo la transmisión de datos a alta velocidad, arquitecturas de computación avanzadas, sistemas de imagen y tecnologías cuánticas, todos ellos componentes cruciales de la infraestructura de IA de próxima generación que demanda capacidades de procesamiento cada vez más rápidas.