Científicos de EE UU logran dos avances decisivos hacia los 'chips' moleculares

Una sola molécula sirve como 'bit' informático al 'encenderse' y 'apagarse' a voluntad

Dos grupos científicos de EE UU han logrado dos avances decisivos hacia la construcción de chips informáticos de tamaño molecular, un proyecto revolucionario cuya promesa de multiplicar millones de veces la potencia de los ordenadores actuales parece cada vez más realista y cercana. El primer grupo ha conseguido que una molécula llamada rotaxano pueda encenderse y apagarse repetidamente, lo que le permite representar los ceros y los unos en los que los ordenadores basan su lenguaje. El segundo grupo ha fabricado cables con el ancho de una decena de átomos.

Los hallazgos anuncian un mundo de circuitos de no más de unos cuantos átomos de ancho, una miniaturización de tal escala que hace muy difícil imaginar sus repercusiones sobre la velocidad y la memoria de los ordenadores, y sus consecuencias para la industria informática y la vida cotidiana.Un grupo de investigadores de Hewlett-Packard y de la Universidad de California en Los Ángeles (UCLA) dio a conocer en julio que había conseguido crear una rudimentaria puerta lógica -el componente básico de los ordenadores, la unidad mínima que puede adoptar dos estados para representar el cero y el uno de los lenguajes informáticos- que tenían el grosor de una sola molécula.

Aquel prodigio presentaba dos inconvenientes para su aplicación práctica. En primer lugar, la transformación de la molécula de un estado a otro era irreversible, lo que impedía su utilización como un verdadero interruptor que representara a voluntad los ceros y los unos. Y en segundo lugar, no existía un cable lo suficientemente fino como para conectar unos componentes tan minúsculos. Ambos problemas han sido ahora superados.

Investigadores de las universidades de Yale y Rice darán a conocer dentro de unas semanas en la revista Science que han creado interruptores de escala molecular que se pueden abrir y cerrar repetidamente. Y los científicos de Hewlett-Packard ya saben cómo fabricar cables conductores de un ancho inferior al tamaño de una docena de átomos, una parte crucial para conectar los interruptores de tamaño molecular.

El zorro espera

La rápida secuencia de avances ha procurado a los investigadores de este campo una nueva sensación de confianza. Stan Williams, físico de Hewlett-Packard y un pionero en esta disciplina que ya se conoce como moletrónica o electrónica molecular, afirma: "Tenemos el rastro y sabemos que el zorro está esperando ahí fuera".No todo es transparencia en el campo de la moletrónica, pero varias fuentes de esta elitista comunidad de investigadores aseguran que otros laboratorios que trabajan en secreto están progresando en varios frentes. Uno de estos grupos trabaja supuestamente en un dispositivo molecular capaz de contener memoria de acceso directo (RAM, por ready access memory).

Si se pudieran fabricar dispositivos de memoria molecular, se podría ofrecer una capacidad de almacenamiento muy superior a la de los ordenadores actuales, y a un coste ridículo. Los actuales dispositivos microelectrónicos de silicio tienen un tamaño mínimo entre componentes de 180 nanómetros, más o menos una milésima del grosor de un cabello humano (un nanómetro es una millonésima de milímetro). Pero, en la moletrónica, los componentes más pequeños pueden llegar a reducirse hasta un solo nanómetro. La diferencia significará unos microprocesadores (chips) muchísimo más potentes que cualquier cosa que tenga actualmente un tamaño comparable, o bien unos dispositivos informáticos inimaginablemente diminutos.

La aceleración de estos avances ha provocado una palpable agitación entre un pequeño grupo de físicos, químicos y diseñadores informáticos de élite que hasta hace poco eran considerados por gran parte del sector informático como unos soñadores iluminados.

John Ellenbogen, investigador de electrónica molecular en Mitre, un centro de investigación para el sector militar y privado, afirma: "En un plazo de dos a cinco años empezaremos a ver funcionar circuitos moleculares de utilidad".

Varios investigadores consideran que estos avances configurarán en ese plazo lo que los economistas definen como una tecnología disruptiva, aquella que altera presupuestos industriales básicos, como hizo el transistor cuando sustituyó a la válvula electrónica en los años cincuenta, y los circuitos integrados cuando superaron a los transistores individuales en los años sesenta.

Las consecuencias de una revolución de este tipo serían inmensas, y posiblemente desestabilizarían el sector mundial de los semiconductores. El sector de los chips convencionales cree disponer de plazo hasta el 2014 para la generación de dispositivos de silicio cada vez más pequeños, pero el coste de los equipos necesarios para fabricarlos es enorme y sigue aumentando con cada nueva generación de microprocesadores.

Los chips actuales se producen en plantas que cuestan miles de millones de dólares y que utilizan ondas de luz para grabar capas sucesivas de circuitos en un sustrato de silicio. Es un proceso caro, en parte debido a los elevados costes de crear y mantener las salas limpias necesarias para evitar la contaminación por polvo.

Fabricación química

Los nuevos chips moleculares, en cambio, se podrán fabricar usando simples reacciones químicas que conecten un elevado número de componentes de tamaño molecular con un coste ínfimo.Mark Reed, químico de la Universidad de Yale -coautor del artículo que se publicará próximamente en Science y codirector de un proyecto sobre almacenamiento molecular de memoria que se dará a conocer el 6 de diciembre en Washington- en la Asamblea Internacional sobre Dispositivos Electrónicos, comenta: "Esto debería dar un susto de muerte a cualquiera que se dedique al silicio. Los nuevos procesos serán tan baratos que romperán con todo lo anterior".

James Heath, químico de la norteamericana universidad de UCLA y miembro del equipo de investigación de Hewlett-Packard financiado por el Pentágono que demostró las puertas lógicas moleculares en julio pasado, afirma: "Si se pueden hacer ordenadores tan fácilmente como se hace una película fotográfica, muchas empresas se preguntarán qué están haciendo con sus plantas de 15.000 millones de dólares [más de dos billones de pesetas]".

La perspectiva de un nuevo sector ha captado la atención del Gobierno y las empresas. La Administración Clinton estudia la creación, en enero próximo, de una Iniciativa Nacional de Nanotecnología para programar la financiación de las investigaciones en esas tecnologías de componentes moleculares.

Además, varias empresas informáticas y de semiconductores dirigidas por Sun Microsystems y Motorola se vienen reuniendo discretamente con científicos para discutir la formación de un consorcio industrial destinado a la búsqueda de aplicaciones comerciales de la electrónica molecular.

Gran parte de la financiación de las investigaciones en este campo procede actualmente del Organismo de Proyectos de Investigación Avanzada para la Defensa del Pentágono. William Warren, director de programas de este organismo, comenta: "Hemos creado este programa porque queremos pensar de una manera diferente. No queremos depender del silicio".

* Este artículo apareció en la edición impresa del domingo, 07 de noviembre de 1999.

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