Cient¨ªficos de EE UU logran dos avances decisivos hacia los 'chips' moleculares

Dos grupos cient¨ªficos de EE UU han logrado dos avances decisivos hacia la construcci¨®n de chips inform¨¢ticos de tama?o molecular, un proyecto revolucionario cuya promesa de multiplicar millones de veces la potencia de los ordenadores actuales parece cada vez m¨¢s realista y cercana. El primer grupo ha conseguido que una mol¨¦cula 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 ¨¢tomos.

Los hallazgos anuncian un mundo de circuitos de no m¨¢s de unos cuantos ¨¢tomos de ancho, una miniaturizaci¨®n de tal escala que hace muy dif¨ªcil imaginar sus repercusiones sobre la velocidad y la memoria de los ordenadores, y sus consecuencias para la industria inform¨¢tica y la vida cotidiana.Un grupo de investigadores de Hewlett-Packard y de la Universidad de California en Los ?ngeles (UCLA) dio a conocer en julio que hab¨ªa conseguido crear una rudimentaria puerta l¨®gica -el componente b¨¢sico de los ordenadores, la unidad m¨ªnima que puede adoptar dos estados para representar el cero y el uno de los lenguajes inform¨¢ticos- que ten¨ªan el grosor de una sola mol¨¦cula.

Aquel prodigio presentaba dos inconvenientes para su aplicaci¨®n pr¨¢ctica. En primer lugar, la transformaci¨®n de la mol¨¦cula de un estado a otro era irreversible, lo que imped¨ªa su utilizaci¨®n como un verdadero interruptor que representara a voluntad los ceros y los unos. Y en segundo lugar, no exist¨ªa un cable lo suficientemente fino como para conectar unos componentes tan min¨²sculos. Ambos problemas han sido ahora superados.

Investigadores de las universidades de Yale y Rice dar¨¢n 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 cient¨ªficos de Hewlett-Packard ya saben c¨®mo fabricar cables conductores de un ancho inferior al tama?o de una docena de ¨¢tomos, una parte crucial para conectar los interruptores de tama?o molecular.

El zorro espera

La r¨¢pida secuencia de avances ha procurado a los investigadores de este campo una nueva sensaci¨®n de confianza. Stan Williams, f¨ªsico de Hewlett-Packard y un pionero en esta disciplina que ya se conoce como moletr¨®nica o electr¨®nica molecular, afirma: "Tenemos el rastro y sabemos que el zorro est¨¢ esperando ah¨ª fuera".No todo es transparencia en el campo de la moletr¨®nica, pero varias fuentes de esta elitista comunidad de investigadores aseguran que otros laboratorios que trabajan en secreto est¨¢n 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 podr¨ªa ofrecer una capacidad de almacenamiento muy superior a la de los ordenadores actuales, y a un coste rid¨ªculo. Los actuales dispositivos microelectr¨®nicos de silicio tienen un tama?o m¨ªnimo entre componentes de 180 nan¨®metros, m¨¢s o menos una mil¨¦sima del grosor de un cabello humano (un nan¨®metro es una millon¨¦sima de mil¨ªmetro). Pero, en la moletr¨®nica, los componentes m¨¢s peque?os pueden llegar a reducirse hasta un solo nan¨®metro. La diferencia significar¨¢ unos microprocesadores (chips) much¨ªsimo m¨¢s potentes que cualquier cosa que tenga actualmente un tama?o comparable, o bien unos dispositivos inform¨¢ticos inimaginablemente diminutos.

La aceleraci¨®n de estos avances ha provocado una palpable agitaci¨®n entre un peque?o grupo de f¨ªsicos, qu¨ªmicos y dise?adores inform¨¢ticos de ¨¦lite que hasta hace poco eran considerados por gran parte del sector inform¨¢tico como unos so?adores iluminados.

John Ellenbogen, investigador de electr¨®nica molecular en Mitre, un centro de investigaci¨®n para el sector militar y privado, afirma: "En un plazo de dos a cinco a?os empezaremos a ver funcionar circuitos moleculares de utilidad".

Varios investigadores consideran que estos avances configurar¨¢n en ese plazo lo que los economistas definen como una tecnolog¨ªa disruptiva, aquella que altera presupuestos industriales b¨¢sicos, como hizo el transistor cuando sustituy¨® a la v¨¢lvula electr¨®nica en los a?os cincuenta, y los circuitos integrados cuando superaron a los transistores individuales en los a?os sesenta.

Las consecuencias de una revoluci¨®n de este tipo ser¨ªan inmensas, y posiblemente desestabilizar¨ªan el sector mundial de los semiconductores. El sector de los chips convencionales cree disponer de plazo hasta el 2014 para la generaci¨®n de dispositivos de silicio cada vez m¨¢s peque?os, pero el coste de los equipos necesarios para fabricarlos es enorme y sigue aumentando con cada nueva generaci¨®n de microprocesadores.

Los chips actuales se producen en plantas que cuestan miles de millones de d¨®lares 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 contaminaci¨®n por polvo.

Fabricaci¨®n qu¨ªmica

Los nuevos chips moleculares, en cambio, se podr¨¢n fabricar usando simples reacciones qu¨ªmicas que conecten un elevado n¨²mero de componentes de tama?o molecular con un coste ¨ªnfimo.Mark Reed, qu¨ªmico de la Universidad de Yale -coautor del art¨ªculo que se publicar¨¢ pr¨®ximamente en Science y codirector de un proyecto sobre almacenamiento molecular de memoria que se dar¨¢ a conocer el 6 de diciembre en Washington- en la Asamblea Internacional sobre Dispositivos Electr¨®nicos, comenta: "Esto deber¨ªa dar un susto de muerte a cualquiera que se dedique al silicio. Los nuevos procesos ser¨¢n tan baratos que romper¨¢n con todo lo anterior".

James Heath, qu¨ªmico de la norteamericana universidad de UCLA y miembro del equipo de investigaci¨®n de Hewlett-Packard financiado por el Pent¨¢gono que demostr¨® las puertas l¨®gicas moleculares en julio pasado, afirma: "Si se pueden hacer ordenadores tan f¨¢cilmente como se hace una pel¨ªcula fotogr¨¢fica, muchas empresas se preguntar¨¢n qu¨¦ est¨¢n haciendo con sus plantas de 15.000 millones de d¨®lares [m¨¢s de dos billones de pesetas]".

La perspectiva de un nuevo sector ha captado la atenci¨®n del Gobierno y las empresas. La Administraci¨®n Clinton estudia la creaci¨®n, en enero pr¨®ximo, de una Iniciativa Nacional de Nanotecnolog¨ªa para programar la financiaci¨®n de las investigaciones en esas tecnolog¨ªas de componentes moleculares.

Adem¨¢s, varias empresas inform¨¢ticas y de semiconductores dirigidas por Sun Microsystems y Motorola se vienen reuniendo discretamente con cient¨ªficos para discutir la formaci¨®n de un consorcio industrial destinado a la b¨²squeda de aplicaciones comerciales de la electr¨®nica molecular.

Gran parte de la financiaci¨®n de las investigaciones en este campo procede actualmente del Organismo de Proyectos de Investigaci¨®n Avanzada para la Defensa del Pent¨¢gono. 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".