Mecánica cuántica para convertir moléculas en transistores

Los transistores son las piezas fundamentales de la electrónica moderna del día a día; son los diminutos conmutadores que procesan los unos y los ceros que componen nuestro mundo digital. Los transistores controlan el flujo de electricidad comutando la corriente entre las posiciones on/off y amplificando las señales eléctricas en los circuitos que gobiernan el funcionamiento de nuestros ordenadores, teléfonos móviles, iPods y cualquier otro dispositivo electrónico que se nos ocurra.

El primer transistor utilizado en aplicaciones comerciales se usó en la radio a transistores Regency TR-1, que salió a la venta en 1954. Mientras que los primeros transistores tenían un diámetro de más de 1cm, los más pequeños hoy en día tienen un grosor de tan solo 30 nm (es decir, son 3 millones de veces más pequeños). Esta proeza equivaldría a reducir la torre Taipei 101, de 509m de altura (actualmente el edificio más alto del mundo), al tamaño de un grano de arroz de 1,6 mm.

El microprocesador de 32nm que Intel planea lanzar en el 2009 incluirá la elevada suma de 1.900 millones de transistores. Sin embargo, la tecnología actual de microprocesadores se aproxima rápidamente a una barrera física. Conmutar la corriente elevando y disminuyendo la barrera energética del electrón genera calor, lo que supone un enorme problema a medida que las densidades de los dispositivos se aproximan al límite atómico. Una alternativa fascinante –aunque tecnológicamente desalentadora- sería aprovechar la naturaleza de onda del electrón, en lugar de sus propiedades de partícula, para controlar el flujo de corriente a nanoescala. Un dispositivo de estas características, denominado “Transistor de efecto de interferencia cuántica” (QuIET), ha sido propuesto por investigadores de la Universidad de Arizona. Este dispositivo podría ser tan pequeño como una sola molécula de benceno, y produciría mucho menos calor que un transistor de efecto campo convencional.

Sin embargo, a pesar de la increíble reducción de tamaño de los transistores, los de tamaño nanométrico funcionan siguiendo los mismos principios que los grandes: flujos de corriente en la base (el controlador de la puerta) desde un electrodo (el colector) y hacia fuera por otro (el emisor). La base conmuta la corriente entre las posiciones on y off subiendo y bajando la puerta de la barrera de potencial eléctrico que retiene el flujo de electrones. Por desgracia, este tipo de conmutación requiere mucha energía. A medida que se amontonan más y más transistores en el mismo espacio, la densidad de energía y, con ella, la disipación de calor, pasa a ser un problema primordial.

Fuente: Nanowerk