La fabricación de chips usando ADN

La fabricación de chips usando ADN

Los transistores son la unidad básica de los chips. Son unidades pequeñas hechas de un material semiconductor con la capacidad de ser inducido para conducir o detener el flujo eléctrico. Con ellos se crean las señales binarias de ceros y unos con los que funcionan los softwares.

Para construir chips más poderosos, los diseñadores han intentado dos cosas: encoger el tamaño de los transistores y acelerar el tiempo de prendido y apagado de los mismos. Esto ha resultado en transistores más pequeños, rápidos y económicos que concentran la electricidad en espacios muy reducidos.

Sin embargo, como suele pasar, las ventajas también vienen acompañadas de problemas: al someterse a elevadas temperaturas, el silicón, material que se usa para construir los chips, comienza a interrumpir su trabajo interno por medio de distintos tipos de interferencia. La solución a esto la proponen Zhenan Bao, una ingeniera química e investigadora de la Universidad de Standford, y sus colegas, quienes fabricaron transistores de grafeno por medio del uso de ADN

El grafeno es un material constituido por una sola capa de átomos de carbono arreglados en forma de panal. Algo así como una reja, pero de grosor atómico y con una eficiencia extremadamente buena para conducir electricidad. Los investigadores involucrados en el proyecto creen que por medio de la construcción de nanolistones de grafeno colocados uno a lado del otro se puede crear circuitos semiconductores y, dadas las pequeñas dimensiones y las propiedades eléctricas favorables de este material, se pueden crear chips muy veloces y con un consumo muy bajo de energía.

Sin embargo, el reto viene con su construcción: ¡hablamos de algo del tamaño de un átomo de grosor, y de 20 a 50 átomos de largo! Para solucionar este problema, los investigadores idearon un mecanismo de ensamblaje usando el ADN. Físicamente, las hebras de ADN son largas y delgadas, y sus dimensiones son similares a las que se querían emplear en los listones de grafeno. Además, la molécula de ADN contiene átomos de carbono, mismo elemento que constituye al grafeno.

Con esto en mente, los investigadores usaron un plato de silicón para dar soporte a sus transistores experimentales. Este fue hundido en una solución de ADN derivada de bacterias y lo sometieron a una técnica que acomoda el ADN en líneas relativamente rectas. Despues, el plato con ADN recto fue expuesto a una solución de sales de cobre (las propiedades químicas de la solución permitieron que los iones de cobre fueran absorbidos al ADN).

Lo siguiente fue calentar el plato y bañarlo con gas metano (CH4) que también contiene moléculas de carbono. El calor activó una reacción química que liberó algunos de los átomos de carbono del ADN y del metano y ¡BAM! Los carbonos libres rápidamente se juntaron con los suyos, formando panales de grafeno.

“Demostramos por primera vez que puedes usar el ADN para crecer listones angostos y después hacerlos trabajar como transistores”, comentó Anatoliy Sokolov, quien participó en la investigación.

Los investigadores comentan que el proceso de ensamblaje necesita mucho refinamiento. Por ejemplo, no todos los átomos de carbono formaron listones de un solo átomo de grueso. En algunos lugares se amontonaban y formaban patrones irregulares.

“Nuestro método de fabricación con base en el uso de ADN es altamente escalable, ofrece una alta resolución y bajos costos de manufactura. Todas estas ventajas hacen de este método algo muy atractivo para que la industria lo adopte” comentó Fung Ling Yap, uno de los coautores de la investigación.

Lo que queda ahora es observar con calma cómo se impone la ley de Moore y esperar con asombro lo que veremos en el futuro.

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La imagen es una representación artística del proceso de ensamble. En el lado derecho observamos los panales de átomos de grafeno; a la izquierda se encuentra la molécula de ADN. Las esferas representan los iones de cobre y el fuego representa el calor, ingrediente esencial de la técnica. Imagen creada por Anatoliy Sokolov y tomada de la nota fuente.

Liga de Wikipedia a la Ley de Moore

Fuente en la Universidad de Stanford

Artículo en Nature Communications

via Tumblr http://historiascienciacionales.tumblr.com/post/60659152615

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