El futuro sin silicio: crean el primer ordenador de un átomo de grosor

Un equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Pensilvania ha creado la primera computadora funcional construida únicamente con materiales bidimensionales de un solo átomo de grosor. El avance fue publicado en junio de 2025 en la revista Nature y promete revolucionar la electrónica al ofrecer dispositivos más delgados, rápidos y eficientes. El diseño reemplaza el silicio por disulfuro de molibdeno y diseleniuro de tungsteno, marcando un hito en la historia de la computación. Este logro no solo inaugura una nueva era en microchips, sino que también abre las puertas a tecnologías flexibles y energéticamente sostenibles.

Un átomo de grosor, una revolución en potencia

La primera computadora funcional 2D del mundo ha sido construida con materiales de solo un átomo de grosor, desafiando la hegemonía del silicio en la electrónica moderna. El equipo de Penn State, liderado por el profesor Saptarshi Das, presentó su trabajo en la revista Nature, demostrando una arquitectura CMOS completa con transistores tipo n y tipo p basados en materiales 2D.

Para lograrlo, reemplazaron el silicio por disulfuro de molibdeno (MoS₂) en los transistores tipo n y diseleniuro de tungsteno (WSe₂) en los tipo p, una combinación que permitió ensamblar más de 2.000 transistores en un sistema plenamente operativo. La computadora ejecuta instrucciones simples a una frecuencia de hasta 25 kHz: modesta comparada con la electrónica comercial actual, pero asombrosa considerando que estos materiales empezaron a investigarse recién en 2010.

Este hito fue posible gracias a la Plataforma de Innovación en Materiales del Consorcio de Cristales 2D de Penn State, que aportó la infraestructura necesaria para la síntesis y ensamblado de estos materiales ultradelgados. La máquina creada pertenece a la categoría de computadoras de un solo conjunto de instrucciones, capaces de ejecutar operaciones lógicas básicas, y sirve como prueba de concepto de un nuevo paradigma computacional.

Los investigadores también desarrollaron modelos comparativos con la tecnología actual, demostrando que los materiales 2D tienen el potencial de superar al silicio en rendimiento y eficiencia energética en futuras generaciones de dispositivos. En un entorno de miniaturización extrema, donde el silicio empieza a fallar, los materiales atómicamente delgados mantienen su estabilidad y capacidad operativa.

Más allá del silicio: ventajas funcionales del 2D

El gran valor de estos materiales 2D no reside solo en su delgadez, sino en sus propiedades electrónicas excepcionales a escala atómica. A diferencia del silicio, cuyo rendimiento se degrada con la miniaturización, materiales como el MoS₂ y el WSe₂ conservan e incluso mejoran su funcionalidad. Esta estabilidad electrónica permite diseñar chips más compactos, livianos y energéticamente eficientes.

Para construir los transistores, el equipo utilizó deposición química de vapor con precursores organometálicos, logrando láminas uniformes y funcionales de cada material. Ajustaron cuidadosamente los voltajes umbral para permitir el funcionamiento estable de los circuitos CMOS, lo cual representa un salto técnico considerable. No se trata solo de un reemplazo del silicio, sino del establecimiento de una nueva arquitectura para el hardware del futuro.

El diseleniuro de tungsteno ofrece además ventajas fotovoltaicas, lo que podría integrarse en dispositivos que se alimenten de luz ambiental. Y el disulfuro de molibdeno presenta propiedades que permiten una respuesta rápida al cambio de condiciones químicas, lo que abre la puerta a sensores altamente sensibles e integrados.

Aplicaciones del futuro cercano

Esta computadora 2D es solo el inicio de un ecosistema de dispositivos inteligentes, delgados y flexibles. Los materiales utilizados, conocidos como dicalcogenuros de metales de transición (TMDs), ya se están estudiando para aplicaciones optoelectrónicas, electrónicas y energéticas.

Entre las aplicaciones más prometedoras destacan:

• Electrónica flexible: gracias a su maleabilidad, estos materiales pueden integrarse en tejidos y pantallas plegables.

• Computación ultrarrápida: sus propiedades de banda prohibida directa los hacen ideales para circuitos de alta velocidad.

• Sensado químico: versiones funcionalizadas de MoS₂ y grafeno pueden servir como sensores para entornos industriales o sanitarios.

• Captura de energía: el WSe₂ muestra potencial como capa activa en celdas solares de nueva generación.

• Electrocatálisis: estos materiales también están siendo investigados para producir hidrógeno limpio mediante electrólisis.

El paradigma computacional que proponen estos chips 2D no está limitado a emular al silicio: lo trasciende. En contextos donde la flexibilidad, el grosor mínimo y la sensibilidad al entorno son claves, estos dispositivos podrían ser la clave del próximo salto tecnológico.

La línea más delgada entre ciencia y futuro

La creación de una computadora funcional de un solo átomo de grosor no es solo un logro técnico: es un acto de imaginación materializada. Frente a la inevitable saturación del silicio, estos nuevos materiales nos enseñan que el futuro no se construye con más, sino con menos: menos volumen, menos consumo, menos residuos.

Cada nuevo transistor de disulfuro de molibdeno o diseleniuro de tungsteno es un recordatorio de que la miniaturización no es solo una tendencia, sino una necesidad ecológica y energética. Si la computación del siglo XX fue una historia de expansión, la del siglo XXI será una historia de condensación extrema.

Lo importante no será quién calcule más rápido, sino quién logre integrar el conocimiento, el entorno y la energía en un mismo átomo funcional. Esta computadora 2D no es el fin del silicio, pero sí la promesa más tangible de lo que viene después. Un hardware que cabe en la punta de una aguja y puede sostener, literalmente, el peso del mundo.