Un nuevo 'chip' molecular abre las puertas a los superordenadores microsc¨®picos

Un equipo de cient¨ªficos de la Universidad de California (UCLA), con financiaci¨®n del Pent¨¢gono, ha dado un nuevo paso hacia la creaci¨®n de los ordenadores moleculares, una tecnolog¨ªa que se espera que sea millones de veces m¨¢s veloz y potente que la actual. Los investigadores han desarrollado, a partir de una mol¨¦cula, un interruptor el¨¦ctrico, del tama?o de una millon¨¦sima de mil¨ªmetro, que puede abrirse o cerrarse con una descarga. Estos dos estados, equivalentes a los valores del sistema binario 1 o 0, forman la base del funcionamiento de los ordenadores. La nueva mol¨¦cula, a diferencia de las creadas hasta ahora, requiere menos energ¨ªa y resiste m¨¢s de una descarga.

La investigaci¨®n, que publica Science, llevada a cabo por la Universidad de California (UCLA) es el primer paso hacia una nueva y revolucionaria generaci¨®n de ordenadores, con capacidades pr¨¢cticamente ilimitadas, que a medio plazo tendr¨¢n repercusiones incalculables para la industria inform¨¢tica. De ellos se espera que arrasen el mundo del silicio, gracias a su inmensa velocidad, y sobre todo a su m¨ªnimo tama?o: los expertos consideran que en un grano de arena cabr¨¢n 1.000 procesadores como los actuales."Un ordenador molecular nos permitir¨¢ hacer cosas que todav¨ªa no podemos imaginar", dijo James Heath, que ha dirigido las investigaciones de UCLA, en un comunicado oficial. "Ser¨¢ un mill¨®n de veces m¨¢s eficaz que un ordenador basado en chips de silicio". M¨¢s eficaz, m¨¢s barato, m¨¢s r¨¢pido y m¨¢s fiable. La base de este interruptor microsc¨®pico es una mol¨¦cula llamada catenane, que, ante una descarga, puede encenderse y apagarse repetidamente, lo que le permite representar el lenguaje b¨¢sico (ceros y unos) que utilizan los ordenadores.

"Con las mol¨¦culas estamos empezando a trabajar a la menor escala posible", dijo Fraser Stoddart, el qu¨ªmico que ha dise?ado los interruptores junto con un equipo de investigadores de Hewlett-Packard. El hallazgo abre la puerta hacia un nuevo mundo de circuitos de apenas unos ¨¢tomos de ancho, una miniaturizaci¨®n que promete cambiar la industria inform¨¢tica tal y como la conocemos.

Los dispositivos de memoria molecular podr¨ªan ofrecer una capacidad de almacenamiento muy superior a la de los ordenadores actuales y a mucho menor coste. Los actuales dispositivos microel¨¦ctricos de silicio tienen un tama?o m¨ªnimo de 180 nan¨®metros, m¨¢s o menos una mil¨¦sima del grosor de un cabello. Pero en la electr¨®nica molecular los componentes m¨¢s peque?os pueden llegar a reducirse a un solo nan¨®metro, lo que permitir¨ªa tener m¨¢s de mil procesadores en el espacio que ahora ocupa uno solo de los actuales.

El sistema desarrollado en UCLA es relativamente simple. "Imagine dos anillos interconectados, cada uno formado por dos estructuras que interact¨²an con est¨ªmulos electroqu¨ªmicos", explica Stoddart. Un impulso el¨¦ctrico crear¨¢ un movimiento de los anillos al alterar el orden de los electrones, "encendiendo" as¨ª el interruptor al provocar que las dos mol¨¦culas se toquen, permitiendo el paso de corriente. Otro impulso restablecer¨¢ el orden como si lo "apagara". El a?o pasado este mismo equipo logr¨® crear un sistema, basado en otro tipo de mol¨¦cula, rotaxane, pero que s¨®lo pod¨ªa funcionar una vez, y se inutilizaba despu¨¦s de un solo uso.

"Este nuevo sistema es muy robusto, se puede utilizar a temperatura ambiente", dice Stoddart. "Adem¨¢s se ve perfectamente c¨®mo act¨²a el catenane, al principio es verde y luego cambia a marr¨®n". Al principio el interruptor s¨®lo funcionaba en una soluci¨®n l¨ªquida, lo que no se pod¨ªa utilizar para los ordenadores, pero el equipo de UCLA consigui¨® fijar las mol¨¦culas en una pel¨ªcula s¨®lida. La investigaci¨®n de Stoddart est¨¢ en parte financiada por la Agencia de Proyectos de Defensa del Gobierno estadounidense.

Queda todav¨ªa, sin embargo, mucho camino hasta llegar a ensamblar un micrordenador con estas mol¨¦culas. Los cient¨ªficos de Hewlett Packard ya pueden fabricar cables conductores de un ancho inferior al tama?o de una docena de ¨¢tomos, pero todav¨ªa no han encontrado la f¨®rmula para conectar los interruptores moleculares entre s¨ª.

Estos cambios tendr¨¢n un profundo impacto econ¨®mico. 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. 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 por un coste ¨ªnfimo.

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