NeoFronteras

Un transistor de 7 átomos operativo

Área: Tecnología — lunes, 31 de mayo de 2010

Consiguen un transistor funcional compuesto por siete átomos que es diez veces más pequeño que los comerciales.

Foto
Imagen de la plantilla del punto cuántico que muestra el agujero central donde van los siete átomos de fósforo. En la diagonal se aprecian los conectores que van al punto cuántico.

Hasta unas pocas décadas no habíamos visto los átomos. Sabíamos que existían, podíamos inferir su existencia pero no los podíamos ver directamente. Con la llegada de los microscopios electrónicos de cientos de kiloelectrón-voltios fue posible ver columnas de átomos y con los microscopios de fuerza atómica y efecto túnel fue posible palparlos y colocarlos donde quisiéramos. Han pasado ya 20 años desde que Don Eigler y Erhard Schweizer, del centro de investigación Almaden de IBM en San José, usaran un microscopio de efecto túnel para dibujar el logotipo de la compañía usando átomos individuales de xenón sobre una superficie de níquel. Es algo que Demócrito de Abdera ni siquiera era capaz de soñar.
Ahora, cuando estamos alcanzando los límites de la electrónica convencional de silicio empezamos a desarrollar la computación a escala prácticamente atómica. Recientemente científicos de University of Wisconsin-Madison y University of New South Wales han conseguido desarrollar un transistor compuesto por siete átomos. El descubriendo fue publicado en Nature Nanotechnology.
El transistor está formado por un punto cuántico de siete átomos de fósforo embebido en un cristal de silicio. Pese a su tamaño este punto cuántico actúa como un dispositivo electrónico, siendo el primero en su género. Puede ser utilizado en el control y regulación de pequeñas corrientes eléctricas al igual que los transistores convencionales. Este logro representa un paso más en la miniaturización hasta la escala atómica de procesadores más rápidos y poderosos.
Según Michelle Simmons, no solamente estamos moviendo átomos y mirándolos con microscopio, sino que estamos manipulando átomos individuales y colocándolos con precisión para realizar con ellos dispositivos electrónicos funcionales. El equipo de investigadores ha sido capaz de fabricar el dispositivo a partir de un cristal de silicio y colocar exactamente siete átomos de fósforo en el lugar deseado.
Según este científico este logro tecnológico es un paso más hacia la demostración de que es posible la construcción del computador definitivo: un computador cuántico en silicio.
La tecnología para colocar átomos en una superficie con un microscopio de efecto túnel ha estado presente durante dos décadas, pero nadie hasta ahora habría sido capaz de hacer dispositivos de escala atómica capaces de procesar señales electrónicas procedentes del mundo macroscópico.
“Estamos comprobando los límites de cómo de pequeño puede ser un dispositivo electrónico”, dice Simmons. Las primeras computadoras ocupaban salas enteras, pero ahora tenemos sistemas computacionales que caben en la palma de la mano y cuyos componentes son 1000 veces más pequeños que el grosor de un cabello humano. Este proceso de miniaturización ha estado presente en los últimos 50 años, permitiendo aumentar el crecimiento económico en la economía global. Según Simmons, este último logro demuestra que el proceso puede continuar.
La meta principal de este equipo es crear un computador cuántico en silicio y este transistor demuestra que la tecnología para la fabricación a escala atómica acaba de llegar.
En la actualidad el tamaño de un transistor de puerta comercial, que permite al mismo actuar como amplificador o interruptor de corrientes eléctricas, mide unos 40 nanometros. Este transistor de 7 átomos mide 10 veces menos: sólo 4 nanometros.
En el artículo se exponen las posibilidades de esta tecnología y, aunque los investigadores añaden alguna nota de precaución al respecto, concluyen que la perspectiva de disponer de circuitos electrónicos, u otro tipo de dispositivos, a escala atómica es ahora un poco menos remota.

Copyleft: atribuir con enlace a http://neofronteras.com/?p=3151

Fuentes y referencias:
Nota de prensa.
Artículo original (resumen).

Salvo que se exprese lo contrario esta obra está bajo una licencia Creative Commons.
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5 Comentarios

  1. tomás:

    Asombroso. Hace cierta, -ya hace tiempo, pero aquí uno se pregunta dónde está el límite- la famosísima y feliz frase de D. Hilarión en la Verbena de la Paloma: “Hoy las ciencias adelantan que es una barbaridad”
    ¿Quizá multiplicar por siete? ¿O serán los electrones los siguientes? ¿U otro nuevo camino?
    Hoy me ha fascinado la noticia.

  2. lluís:

    Pues sí, tomás, practicamente has hecho el comentario que iba a hacer yo. También pensé en los electrones, 1836 veces más pequeños que un protón.De hecho sabemos más de las propiedades de un electrón, que,por ejemplo, como funcionaban los dinosaurios (¿de que color eran, cómo funcionaba su corazón, o si eran o no de sangre caliente).Pero tanto como “ver electrones”, no creo.O, sea, que los electrones existen “en la forma que sea”, pero quien sabe si algún día los electrones o los “quarks”, u otros entidades subátomicas seguirán formando parte de la física fundamental del universo y quedarán como aproximaciones válidas sólo a ciertas escalas de medida y energía.De todos modos pienso que la ciencia debería, realmente, avanzar “barbaramente”, dadas nuestras cortas, cortísimas vidas.En fin levantemos nuestras copas(o vasos de agua “ecoligera”,en su caso) por los atomistas griegos.Les encantaría ver que sus “sueños” son bien reales.

  3. NeoFronteras:

    En realidad un punto cuántico es un átomo artificial. Los que dictan cómo se comporta, al igual que en los átomos normales, son precisamente los electrones.
    En un átomo convencional hay un pozo de potencial de tipo Coulomb. Los electrones ahí confinados tienen sus funciones de onda y sus estados de energía de valores específicos. En un punto cuántico los electrones están confinados en un pozo de potencial de tipo cuadrado, cuyas dimensiones se pueden ajustar para ajustar así los niveles de energía. De este modo se puede escoger un “átomo” sintético a la carta. ¡Quién diría hace unos años, cuando el pozo cuadrado aparecía en los libros de texto de MC, que tendrían aplicación práctica (aparte de en física nuclear)!
    Los puntos cuánticos se han venido usando “en modo pasivo” en aplicaciones ópticas, precisamente debido a estas características, que permiten, por ejemplo, crear células solares que responden a varias gamas de longitudes de ondas distintas.
    Este resultado es el primero, que usa un punto cuántico a modo a transistor.

  4. nefilims:

    POR FAVOR Tomas, no seas, ridi, y dejate estar de HILARION Y VEBENAS DE LA PALOMA , en cosas serias, a ti no tedeberia sorprender el avance infinito de la ciencia, y a lo mejor sí que a la larga podremos ver los electrones.

  5. tomás:

    A nefilims:
    Agradezco a Vd. la delicadeza de haber abreviado el insulto, y evitar así una de las expresiones a las que en esta página no estamos acostumbrados. No comprendo a qué viene, pues mi cita prácticamente todo el mundo la conoce, incluso suele saberse dicha por un D. Hilarión con acento, -un acento madrileño, claro que Vd. omite-. La Verbena de la Paloma es una de las más perfectas, acabadas, representadas y exitosas obras del género chico -por tanto muy popular- y será raro que alguien no haya oído la frase a que me refiero, alguna vez al menos.
    ¿Y no es seria una obra de arte meritoria? Pues dígame Vd. que debe considerarse serio.
    En cuanto a su afirmación sobre el “avance infinito de la ciencia”, es una de las frases menos afortunadas por no decir más est. -me permito copiar su estilo- que pueden escribirse por varias razones: Primero, porque es el hombre quien hace ciencia y su existencia está limitada a la duración de la especie, con total seguridad, mucho menos de los que pueda aguantar el planeta que la acoge, cuyo final ha calculado esa ciencia en unos pocos miles de millones de años, que son una nimiedad al lado de la “infinitud”. Segundo porque el concepto de “infinito” es sólo eso, un concepto, es decir algo que no puede ser nunca un hecho o una cosa acabada y concreta. Quizá lo que más se acerca lo hallamos en las matemáticas -construcción abstracta y no cosa física- y un ejemplo pudiera ser cualquier número irracional, como “pi”. Sabemos que dado uno cualquiera de sus decimales, siempre podremos encontrar el siguiente, aunque la labor sea trabajosa, salvo si el que trabaja es un ordenador; si es este el sentido que da a su frase, puede valer “el avance infinito de la ciencia”, pero sería más propio algo así como “el progresivamente acelerado avance de la ciencia”. En cuanto a “ver los electrones”, aunque lo apunto como exageración, parece que Vd. lo da como un hecho posible y me permito, al menos, dudar de ello. Una cosa es poder utilizar sus propiedades,lo que ya se hacía hace miles de años sin saber de su existencia, y otra, como mucho, obtener una representación que podamos identificar mediante la vista -a saber en qué estado-. Basta considerar que el electrón se mueve alrededor del núcleo atómico a velocidades menores pero -creo- casi comparables a la de la luz. Para detectarlo individualmente sería necesario atinar sobre él con un fotón u otro electrón quizás; más bien con más de uno, con lo que se obtendría una representación de una o unas colisiones, pero no la imagen de un electrón; además con esa acción lo habríamos modificado y no sé en que forma, porque un electrón, como un fotón, no es concebible si no es en movimiento. Pero sobre esto es mejor dejar la palabra a los varios expertos afines a NeoFronteras que saben de la M. C., entre los que no tengo la fortuna de encontrarme. Posiblemente Vd. pueda ser uno de ellos e ilustrar mi ignorancia sobre el tema.
    Supongo que el extraño, imaginativo y original seudónimo de Vd. se debe a una acumulación de reducciones que resumen su personalidad. Prefiero no citar las que explicarían “ne” y “fi” porque no deseo llevar más allá esta agradable correspondencia, ni saltarme las reglas de la web en relación con los comentarios no corteses que Vd. no ha debido leer, pero me referiré a las dos últimas que son muy suaves. Me explico: “lim” de limitado, -en educación, se entiende- y “s” de sincero al expresar de sí mismo las virtudes que sin duda le adornan.
    A su entera disposición.

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