Los cimientos de la electrónica moderna, desde los teléfonos inteligentes en nuestros bolsillos hasta las supercomputadoras que impulsan la investigación científica, están construidos sobre silicio. Este omnipresente material semiconductor ha sido la columna vertebral del progreso tecnológico durante décadas, pero su era de dominio se enfrenta a límites físicos fundamentales que amenazan con frenar la innovación. A la luz de este desafío, un equipo de investigadores del prestigioso Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) ha presentado una solución revolucionaria: un transistor magnético que no solo supera las limitaciones del silicio, sino que también abre la puerta a una generación completamente nueva de dispositivos electrónicos más pequeños, más rápidos y drásticamente más eficientes energéticamente.

Un punto muerto al final de la ley de Moore

Los transistores, los interruptores en miniatura que controlan el flujo de corriente eléctrica, son los componentes básicos de todo circuito digital. Su evolución ha sido impulsada por la ley de Moore, una observación profética de que el número de transistores en un circuito integrado se duplica aproximadamente cada dos años. Sin embargo, a medida que las dimensiones de los transistores se reducen a la escala nanométrica, los ingenieros se encuentran con obstáculos insuperables. El silicio, como semiconductor, tiene un límite inherente en el voltaje mínimo necesario para su funcionamiento, lo que afecta directamente al consumo de energía. Una mayor miniaturización conduce a problemas como la fuga de corriente y el calentamiento excesivo, que limitan el rendimiento y la fiabilidad. En esencia, la era del crecimiento exponencial que el silicio hizo posible se acerca a su fin físico, lo que obliga a la comunidad científica a buscar enfoques radicalmente nuevos.

Espintrónica: un nuevo paradigma para el control de la electrónica

La respuesta a la crisis del silicio podría residir en la espintrónica, una rama de la física relativamente joven pero extremadamente prometedora. Mientras que la electrónica tradicional se basa en el control de la carga de un electrón, la espintrónica explota otra de sus propiedades cuánticas fundamentales: el espín. El espín puede imaginarse de forma sencilla como el diminuto magnetismo interno del electrón, que le confiere una orientación "hacia arriba" o "hacia abajo". Estos dos estados pueden utilizarse para codificar información binaria (0 y 1), del mismo modo que lo hace el flujo o la ausencia de corriente en los transistores clásicos. La ventaja clave reside en el hecho de que se necesita mucha menos energía para cambiar el espín que para mover la corriente de electrones. Fue precisamente esta idea la que guió al equipo del MIT en el desarrollo del transistor magnético, un dispositivo que utiliza el magnetismo para un control ultraeficiente de una señal eléctrica.

Bromuro de sulfuro de cromo: el material que lo cambia todo

En el corazón de este avance tecnológico se encuentra un material exótico llamado bromuro de sulfuro de cromo ($CrSBr$). Se trata de un material bidimensional, lo que significa que puede existir en capas de un solo átomo de grosor. Pero, a diferencia de otros materiales 2D conocidos como el grafeno, el $CrSBr$ posee una combinación única de propiedades: es a la vez un semiconductor y un imán. Chung-Tao Chou, uno de los autores principales del estudio publicado el 25 de septiembre de 2025 en la prestigiosa revista Physical Review Letters, señaló que la búsqueda del material adecuado fue uno de los mayores desafíos. "Probamos muchos otros materiales que simplemente no funcionaron", explicó. El $CrSBr$ demostró ser ideal porque sus estados magnéticos pueden conmutarse de uno a otro de forma muy limpia y suave, lo que es crucial para el funcionamiento fiable de un transistor como interruptor. Una ventaja adicional, nada despreciable, es su estabilidad en el aire, lo que simplifica enormemente el proceso de fabricación en comparación con otros materiales 2D sensibles.

Rendimiento revolucionario y fabricación elegante

La forma en que los investigadores construyeron el dispositivo es tan innovadora como el propio material. Sobre un sustrato de silicio con electrodos previamente colocados, transfirieron cuidadosamente una capa extremadamente fina de bromuro de sulfuro de cromo, de solo unas pocas decenas de nanómetros de grosor. Para ello, utilizaron un método de transferencia sencillo pero ingenioso mediante cinta adhesiva. Este enfoque, según Chou, elimina la necesidad de disolventes o adhesivos que puedan contaminar la sensible superficie del material y degradar el rendimiento del transistor. La limpieza de la interfaz entre el material y los electrodos demostró ser clave para lograr resultados extraordinarios.

El rendimiento del nuevo transistor magnético supera con creces todos los intentos anteriores. Mientras que los dispositivos magnéticos anteriores solo podían cambiar el flujo de corriente en un pequeño porcentaje, el transistor del MIT logra un cambio por un factor de hasta 10. Esto significa que puede amplificar o cortar una señal eléctrica con una eficacia sin precedentes. Los científicos demostraron que el estado magnético del material, y por tanto el estado del transistor ("encendido" o "apagado"), puede controlarse mediante un campo magnético externo con un consumo mínimo de energía. Y lo que es más importante para su aplicación práctica, demostraron que se puede lograr el mismo control aplicando una corriente eléctrica, lo que es un requisito previo para integrar millones de transistores de este tipo en un solo chip.

Un transistor con memoria integrada: el fin del cuello de botella de la computación

Quizás el aspecto más emocionante de este descubrimiento es el hecho de que las propiedades magnéticas únicas del $CrSBr$ permiten a los transistores poseer memoria integrada. En los ordenadores actuales, el procesamiento (realizado por el procesador) y el almacenamiento de datos (en la memoria RAM) están físicamente separados. La transferencia constante de datos entre estos dos componentes crea el llamado "cuello de botella de von Neumann", que consume un tiempo y una energía preciosos y representa una de las principales limitaciones de las arquitecturas informáticas modernas.

El transistor magnético del MIT resuelve elegantemente este problema fusionando ambas funciones en un único dispositivo. No solo procesa la información (como un interruptor), sino que también la recuerda al mismo tiempo (conservando su estado magnético incluso cuando se desconecta la alimentación). "Ahora los transistores no solo se encienden y se apagan, sino que también recuerdan la información", explica Luqiao Liu, profesor asociado del MIT y uno de los autores principales del artículo. "Y como podemos cambiar el estado del transistor con una magnitud mucho mayor, la señal es considerablemente más fuerte, lo que nos permite leer la información almacenada de forma más rápida y fiable". Este concepto, conocido como "computación en memoria" (in-memory computing), podría dar lugar a diseños de circuitos radicalmente más sencillos y potentes y allanar el camino para el desarrollo de chips neuromórficos que imiten la eficiencia del cerebro humano.

Un vistazo al futuro de la electrónica

Aunque la demostración de este transistor magnético es un enorme éxito científico, el camino hacia la aplicación comercial todavía requiere más investigación. El equipo planea ahora estudiar con más detalle los métodos de control del dispositivo mediante corriente eléctrica y trabajar en la escalabilidad del proceso para poder producir no solo transistores individuales, sino matrices enteras, que es la base para crear circuitos integrados complejos. Aunque existen desafíos, como garantizar un funcionamiento óptimo a temperatura ambiente y perfeccionar la producción en masa, este trabajo representa un paso clave hacia la era post-silicio. Se abre el horizonte para el desarrollo de una electrónica que no solo sea más potente, sino también fundamentalmente más eficiente, lo que podría tener consecuencias de gran alcance para todo, desde la duración de la batería en los dispositivos móviles hasta el consumo de energía en los enormes centros de datos que impulsan la inteligencia artificial y los servicios en la nube.