Unos científicos logran que un solo átomo actúe como un transistor

Un átomo de cobalto ha funcionado prácticamente como un transistor en un experimento realizado por investigadores estadounidenses. El átomo, en el interior de una molécula que le sirve de soporte y conexión, hace realidad por primera vez el sueño de conseguir reducir a la escala atómica los principales elementos de un circuito electrónico, aunque el logro tecnológico todavía se encuentra lejos de su aplicación práctica.

Cuando en los años cuarenta nacieron los transistores de silicio o de otro material semiconductor, la electrónica sufrió su primera revolución al empequeñecerse espectacularmente el tamaño de los componentes. Ahora, la nanotecnología, la ciencia a escala de la milmillonésima de milímetro, pretende reducir a escala molecular o atómica los diodos, transistores y otros componentes.

Dos equipos científicos han hecho las primeras demostraciones de que esto es posible y publican hoy sus resultados en la revista Nature. En el primer caso, los investigadores, de la Universidad de Cornell (Nueva York), han utilizado una molécula de diseño situada entre finísimos electrodos de oro separados sólo un nanómetro, en la que se ha implantado un átomo de cobalto (metal de transición en la tabla periódica), que es su parte activa. Cuando se aplica un voltaje, los electrones fluyen a través del átomo de cobalto. El segundo experimento, hecho en la Universidad de Harvard, es similar pero utiliza dos átomos de vanadio en vez de uno de cobalto.

Aunque en los experimentos no se produce amplificación del flujo de electrones, una de las características del transistor tradicional, sí se consigue demostrar que se puede controlar un flujo variable de electrones a través del átomo o átomos metálicos. El transistor atómico funciona de forma distinta que un transistor normal, explican los especialistas Silvano de Franceschi y Leo Kouwenhoven en la misma revista, y son importantes los fenómenos cuánticos. El factor fundamental es la ley de Coulomb, la fuerza que tiende a distanciar un electrón de otro. Para anular esta fuerza y conseguir que un electrón se añada al átomo central se aplica un determinado voltaje. El electrón salta al átomo pero, por el mismo fenómeno, tiene que salir de él antes de que otro electrón pueda hacer lo mismo. Se produce así un flujo de electrones continuo uno a uno. Además contribuye al flujo el efecto Kondo, relacionado con el espín del electrón (una propiedad cuántica). Y se ha demostrado que se puede alcanzar una corriente cercana al límite teórico a pesar de la dificultad de conectar las moléculas a los electrodos.

La molécula base, obra del científico Héctor Abruña, de Cornell, consiste en un átomo de cobalto rodeado por átomos de carbono e hidrógeno sujetos por asas moleculares de piridina, conectadas en su parte externa a átomos de azufre que se pegan a los de oro de los electrodos.