Ingeniería

Transistores de una sola molécula

(NC&T) La invención de este grupo, de la Universidad de Arizona, es un dispositivo denominado Transistor de Efecto de Interferencia Cuántica ("QuIET" por sus siglas en inglés).

Un transistor es un dispositivo que conmuta la corriente eléctrica activándola y cortándola, como una válvula de agua permite o bloquea su paso en una manguera de jardín. La industria utiliza ahora transistores tan pequeños como de 65 nanómetros. Los físicos de la Universidad de Arizona proponen la fabricación de transistores tan pequeños como de un sólo nanómetro o una milmillonésima de metro.

Todos los transistores en la tecnología actual, y casi todos los propuestos, regulan el flujo de corriente elevando o disminuyendo una barrera de energía. Usar la electricidad para elevar o disminuir las barreras de energía en la conmutación ha funcionado durante un siglo, pero ese método está a punto de llegar al fondo de un callejón sin salida.

Los transistores no pueden hacerse mucho más pequeños que 25 nanómetros o 1/40.000 del diámetro de una cabeza de alfiler, porque mayores reducciones crean problemas de energía difíciles de resolver. Aún cuando fuese posible construir un ordenador portátil extremadamente avanzado, hecho con transistores del tamaño de moléculas, si estos estuvieran basados en la tecnología actual se necesitaría la electricidad de toda una ciudad para hacer funcionar ese laptop, y además se pondría tan caliente que probablemente se vaporizaría.

Transistores con una molécula
Concepto artístico del transistor QuIET. (Foto: ACS Nano Letters)
Charles A. Stafford (físico de la Universidad de Arizona), Sumit Mazumdar y David Cardamone empezaron a pensar en el problema de la tecnología de los transistores de la próxima generación hace tres años. Ellos comprendieron que la mecánica cuántica puede resolver el problema de cómo regular el flujo de corriente en un transistor de una sola molécula que opere a temperatura ambiente.

La molécula más simple que proponen para un transistor es el benceno, una molécula en forma de anillo. Sugieren pegar dos conductores eléctricos al anillo para crear dos caminos alternativos a través de los cuales pueda fluir la corriente.

También proponen pegar un tercer conductor eléctrico opuesto a uno de los primeros. Este tercer conductor es el que permite al dispositivo dejar pasar la corriente o bloquearla, constituyendo una "válvula".

En la física clásica, las dos corrientes a través de cada brazo del anillo sencillamente se sumarían. Pero en el ámbito de la mecánica cuántica, las dos ondas de electrones interfieren destructivamente una con otra, por lo que no circula corriente. Ese es el estado "apagado" del transistor.

El transistor se enciende cambiando la fase de las ondas para que no se interfieran destructivamente entre sí, abriendo un camino adicional a través del tercer conductor.


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