La inteligencia artificial tiene un problema que crece casi tan rápido como sus capacidades: necesita enormes cantidades de electricidad para funcionar. Mientras los centros de datos incorporan procesadores cada vez más potentes, científicos de todo el mundo buscan alternativas para almacenar y procesar información sin depender de componentes que consuman tanta energía. Una de las soluciones más prometedoras llevaba años atrapada en una contradicción: el material funcionaba perfectamente hasta que los investigadores intentaban hacerlo suficientemente pequeño para introducirlo en un chip.
Ahora, un equipo de la Universidad de Brown, en Estados Unidos, ha encontrado una manera de superar ese obstáculo. Los investigadores consiguieron fabricar películas extraordinariamente delgadas de ferrita de bismuto que conservan sus propiedades eléctricas y magnéticas. El hallazgo, publicado en Nature Materials, no solo elimina una limitación que parecía inevitable, sino que revela un comportamiento magnético adicional con potencial para futuras memorias y circuitos de bajo consumo.
Los chips necesitaban un material casi invisible, pero al hacerlo más fino dejaba de funcionar
La clave del descubrimiento está en los llamados materiales multiferroicos, capaces de presentar propiedades eléctricas y magnéticas relacionadas entre sí. A diferencia de los sistemas convencionales, que pueden necesitar una corriente eléctrica sostenida para determinadas operaciones, estos materiales permiten modificar su polarización mediante pequeños impulsos de voltaje. En teoría, ese comportamiento permitiría guardar información binaria y recuperarla utilizando señales magnéticas con un consumo considerablemente menor.
Sin embargo, existía un problema especialmente frustrante. Para integrar estos materiales en los diminutos componentes de un microprocesador, es necesario reducirlos a espesores de apenas unos nanómetros. Cuando los científicos lo intentaban, las propiedades que los hacían interesantes desaparecían. El fenómeno recibió el nombre de dead layer, o «capa muerta», y se convirtió en uno de los grandes obstáculos para desarrollar dispositivos basados en esta tecnología.
Los investigadores, dirigidos por Lucas Caretta, abordaron el problema modificando el entorno del material. Depositaron una película de ferrita de bismuto sobre una base de escandato de disprosio, cuya estructura cristalina ejerce una pequeña compresión sobre la película. Incorporaron además una capa metálica para compensar campos eléctricos que podían desestabilizarla. El resultado fue un sistema capaz de conservar su comportamiento eléctrico y magnético incluso con espesores próximos a 1,6 nanómetros, equivalentes a unas pocas unidades de su estructura cristalina.
La verdadera sorpresa apareció después: el material desarrolló una forma de magnetismo especialmente prometedora
Lo inesperado fue que la nueva configuración no se limitó a conservar las propiedades originales del material. Los experimentos también encontraron señales de altermagnetismo, una forma de orden magnético que combina características especialmente interesantes de otros dos tipos de magnetismo conocidos. Los ferromagnetos producen señales relativamente fáciles de detectar, pero pueden generar interferencias entre componentes cercanos. Los antiferromagnetos permiten respuestas rápidas y una integración más compacta, aunque sus señales son difíciles de leer.
El altermagnetismo podría ofrecer algunas ventajas de ambos sistemas. Según explica la Universidad de Brown, estos materiales presentan propiedades que podrían facilitar componentes rápidos, densamente integrados y con señales eléctricas detectables. La posibilidad de observar ese comportamiento en películas multiferroicas ultrafinas resulta especialmente relevante para diseñar futuros dispositivos de memoria y procesamiento.
El avance todavía tiene limitaciones importantes. Los científicos no han construido un procesador de inteligencia artificial con este material ni han medido un ahorro energético real en un centro de datos. Antes será necesario demostrar que sus propiedades pueden aprovecharse de forma fiable, reproducible y compatible con los procesos industriales de fabricación de semiconductores.
Aun así, el descubrimiento cambia una premisa fundamental. Hasta ahora, reducir determinados materiales a dimensiones útiles para los microchips significaba perder precisamente las propiedades que justificaban utilizarlos. El equipo de Brown ha demostrado que esa pérdida no tiene por qué ser inevitable y que, mediante un diseño adecuado de las capas atómicas, incluso pueden aparecer propiedades nuevas.
La paradoja es extraordinaria: para desarrollar computadoras capaces de consumir menos electricidad, los científicos no necesitaron fabricar un material más grande o potente, sino aprender a conservar su funcionamiento cuando prácticamente desaparece de la vista.
