Científicos de SAMSUNG y la RWTH Aachen han caracterizado las reacciones químicas en el almacenamiento de datos en dispositivos electrónicos, lo que podría facilitar el diseño de nuevos materiales de almacenamiento.
Un equipo de científicos de SAMSUNG, en colaboración con el profesor Richard Dronskowski, titular de la Cátedra de Química Sólida y Cuántica en la RWTH Aachen University, ha logrado caracterizar las reacciones químicas que subyacen al almacenamiento de datos en dispositivos electrónicos cotidianos. Este avance podría abrir nuevas posibilidades para el diseño de materiales de almacenamiento innovadores. La investigación ha sido publicada en la prestigiosa revista Science Advances.
La memoria flash, un componente esencial en smartphones, laptops y tarjetas de memoria, permite ser borrada y reprogramada eléctricamente, manteniendo los datos incluso cuando no hay suministro eléctrico. Su capacidad para almacenar permanentemente nuestras memorias —fotos, videos y documentos— la convierte en una opción ideal. Sin embargo, a pesar de que se conoce que su composición química incluye un material cerámico, el nitruro de silicio vítreo (Si3N4), el mecanismo preciso a nivel atómico aún no había sido caracterizado hasta ahora. Esta falta de conocimiento significa que los científicos solo pueden buscar nuevos materiales empíricamente, lo que limita el diseño basado en una comprensión completa de la química subyacente.
Para obtener una visión más clara sobre las reacciones químicas involucradas, los investigadores simularon el material de almacenamiento a nivel cuántico con resolución atómica y lo analizaron utilizando un programa de química cuántica llamado LOBSTER, desarrollado por el profesor Dronskowski y su equipo. A través de este análisis, se demostró que ocurren reacciones químicas durante cada proceso de almacenamiento y borrado. Cuando se introduce carga eléctrica (electrones) en el material, se rompe un enlace silicio-nitrógeno mientras se forma simultáneamente un nuevo enlace silicio-silicio. Esta nueva disposición atómica es bastante estable, lo que explica la conocida estabilidad de la memoria flash.
Además, este proceso puede revertirse al eliminar la carga eléctrica: se rompe el enlace silicio-silicio y se forma otro enlace silicio-nitrógeno, una propiedad fundamental que permite la "reprogramabilidad" de la memoria flash. El análisis cuántico también permitió a los científicos determinar con precisión el número de átomos vecinos alrededor del silicio y nitrógeno, así como la interacción entre ellos. Dado que los electrones siempre se redistribuyen en pares, esto facilita la ruptura y formación de enlaces químicos.
El profesor Dronskowski expresó su entusiasmo por estos hallazgos y sus implicaciones futuras: “Es fascinante cómo el comportamiento físico del material responsable de la memoria flash está determinado por el cambio en los enlaces químicos. Y dado que ahora entendemos realmente el material, los ingenieros ya no necesitan realizar cálculos adicionales para modificarlo químicamente; eso ya ha ocurrido.”
Este descubrimiento representa un paso significativo hacia una mejor comprensión del almacenamiento digital y podría transformar el desarrollo futuro de tecnologías relacionadas con dispositivos electrónicos.