Una
de las ideas de los investigadores de la nano electrónica es la posibilidad
de reducir aún más el tamaño de ciertos dispositivos
como las memorias de semiconductor que actualmente se utilizan en los ordenadores,
por memorias moleculares.
Los circuitos integrados tradicionales consisten en una serie de interruptores eléctricos y cables tan pequeños y económicos como sea posible, idénticos y reproducibles en serie. Será entonces muy difícil -si no imposible- para la fabricación tradicional de semiconductores, producir circuitos con la exactitud necesaria a niveles subatómicos. En la búsqueda de soluciones a estos problemas, los investigadores intentan cambiar algunos conceptos básicos acerca de los dispositivos y sus interconexiones.
La electrónica molecular utilizada para construir circuitos integrados a partir de átomos o moléculas idénticas, ha cobrado nuevamente importancia debido a las herramientas que actualmente posee la química; una nueva generación de investigadores está trabajando en el diseño de estructuras moleculares análogas a los circuitos electrónicos como sumadores digitales y compuertas lógicas. En lugar de ver un ordenador como un sistema de interruptores interconectados mediante cables, en circuitos a nano escalas, debemos ver un computador como un conjunto de cables de interconexión que tienen interruptores que cuelgan de ellos
IBM logra
un circuito informático con componentes 260.000 veces más pequeños
que los actuales
Este dispositivo experimental se diseñó con una técnica
que aprovecha la caída en cascada de moléculas individuales
sobre una superficie de cobre
Un nuevo hito en la aplicación de la nanotecnología a la informática
ha sido alcanzado por científicos de IBM, al construir un circuito
electrónico con componentes 260.000 veces más pequeños
que los utilizados en los actuales semiconductores. El secreto de este avance
estriba en la aplicación de una nueva tecnología llamada «cascada
de moléculas», un nombre muy apropiado porque se fundamenta en
el movimiento en caída de moléculas individuales sobre una superficie
atómica como si fuera una cadena de fichas de dominó. El circuito
resultante de esta jugada de billar a escala molecular es tan diminuto que
cabrían 190.000 millones en la parte superior de una goma de borrar
de un lápiz normal. Lo más sorprendente es que este diminuto
circuito, descrito en la prestigiosa revista Science, tiene todos los componentes
necesarios para conseguir una computación real.
Durante las últimas cuatro décadas, la densidad de los componentes
en los microprocesadores de silicio ha ido creciendo exponencialmente, pero
los progresos en la miniaturización se topan con límites físicos
que amenazan el progreso de la informática. Sólo la nanotecnología
parece sortear este problema. En lugar de utilizar transistores y cables como
en la electrónica tradicional, Andreas Heinrich y sus colaboradores
del Centro de Investigación de IBM, en Almadén, California,
recurrieron a una nueva estrategia de computación con ayuda de dos
microscopios de efecto túnel, que sirvieron para alinear pares de moléculas
de monóxido de carbono (CO) sobre una superficie de cobre.Posteriormente,
los investigadores provocaron el desplazamiento de una sola molécula
de CO hacia un par de moléculas. Al entrar en contacto se constituyó
una tríada que adoptó la forma de una flecha. Este cambio de
configuración rompió la estabilidad de todo el sistema al incrementar
su nivel de energía, lo que produjo la caída de la molécula
situada en la punta de la flecha sobre otro par de moléculas. Este
proceso en cascada fue repitiéndose como ocurre cuando, en una hilera
de fichas de dominó, la caída de una pieza origina el derrumbe
de las demás.
Los científicos de la compañía estadounidense precisan
que lo que permite la computación es que cada cascada de moléculas
lleva incorporado un bit de información. Al provocar diversas intersecciones
de dos cascadas, mediante pasadizos y divisores propiciados en la superficie
de cobre, el equipo de Andreas Heinrich logró configuraciones que permitieron
efectuar operaciones lógicas «OR» y «AND».
La técnica utilizada tiene todavía limitaciones: el sistema
es lento y sólo puede realizar un cálculo cada vez, ya que no
hay mecanismo de reinicio. No obstante, existe la posibilidad de mejorar los
resultados prácticos. Los investigadores de IBM ya han comprobado que,
en función de la temperatura, el rendimiento de este circuito nanométrico
mejora. Las cascadas iniciales fueron creadas y operadas a entre 4 y 10 grados
centígrados. A mayor temperatura, mayor era la velocidad de cálculo
obtenida con la caída de las moléculas de monóxido de
carbono.
Un bello experimento
El otro gran problema, la posibilidad de realizar un solo cálculo,
podría superarse al utilizar otras interacciones fundamentales, como
giros de electrones. Según IBM, esas nuevas configuraciones del sistema
permitirían el reinicio y la realización de cálculos
repetitivos, similares a los que se producen en los circuitos ordinarios.
La técnica utilizada por este equipo ha impresionado a otros investigadores.
El físico Wolf Dieter Schneider, profesor en la Universidad de Lausana
(Suiza), señala que esta aproximación totalmente diferente a
las actuales abre nuevas posibilidades de computación. «La belleza
de este experimento nos está abriendo los ojos», asegura.
Ejemplos de Nanotecnología informatica
Modelado y simulación
de estructuras complejas de escala nanométrica.
Se puede manipular átomos utilizando los nanomanipuladores controlados
por computadoras.
Auto-reproducción.
La nanotecnología
molecular requiere de la auto-reproducción (de otro modo cualquier
cosa será demasiado pequeña).
Uno de los sistemas de auto-reproducción más simple es la siguiente
línea de código en C que se imprime a sí misma:
“main(){char q=34,n=10,*a="main(){char q=34,n=10,*a=%c%s%c; printf(a,q,a,q,n);}%c";printf(a,q,a,q,n);}”
Si el programa puede hacer esto podría hacer algo parecido: “Haga
otro igual a mi, entonces todo el mundo haga mas de sí mismo, haga
esto un millón de veces y luego finalice”.
La parte “y luego finalice” es importante.
