Nuevos avances encaminados hacia la miniaturización de circuitos

la miniaturización de circuitos trae consigo diversos problemas, entre ellos la confiabilidad de su funcionamiento

Investigadores de la Universidad Estatal de Carolina del Norte elaboraron avances encaminados hacia la miniaturización de circuitos, dichos avances involucran a las proteínas como base. Los circuitos autoensamblados tienen la capacidad de poderrealizar funciones lógicas simples imitando el comportamiento de diodos y resistencias tradicionales.

Por desgracia, la miniaturización de circuitos trae consigo diversos problemas, entre ellos la confiabilidad del funcionamiento debido al comportamiento de los electrones que proporcionan la corriente. Dicho en otras palabras, se debe a quelos electrones necesarios para generar la corriente, tienden a modificar su comportamiento y funcionar como ondas, mas no como partículas a escala cuántica.

Científicos encargados del proyecto de miniaturización, descubrieron este problema al intentar hacer funcionar un circuito con dos cables separados por un nanómetro, aquí los electrones "crean un túnel" entre los dos cables. Dicho efecto túnel no solo proporciona la corriente, sino que dificulta la dirección de la misma. Esto último debido a que logra estar en ambos lugares de manera simultánea, dificultando el control de la dirección de la corriente.

Ante esta problemática, los circuitos moleculares tienen la capacidad de mitigar dichos problemas, asegura Ryan Chiechi, profesor asociado de química en laUniversidad Estatal de Carolina del Norte. "Nuestro objetivo era intentar crear un circuito molecular que utilizara los túneles a nuestro favor, en lugar de luchar contra ellos", comentó Chiech. Por ello se habría llevado a cabo un proyecto de miniaturización en torno a dichos componentes.

Chiechi se encargo de dirigir la miniaturización de nuevos circuitos al colocar dos tipos diferentes de jaulas de fullereno (estructuras de carbono con forma de esfera) en sustratos de oro incrustados. Posteriormente, se sumergieron en en una solución denominada fotosistema uno (PSI), un complejo de proteína de clorofila el cual ayudaría a observar el comportamientode los circuitos.

Durante el experimento, los fullerenosindujeron a las proteínas PSI a generar un autoensable sobre la superficie de estos en orientaciones específicas, creando a su vez diodos y resistencias a escala molecular. Con este proceso, Chiechi y su equipo lograron mantener la corriente eléctrica para alimentar el funcionamiento del circuito, evitando el efecto de túnel y preservando la función electrónica molecular.

Para lograr el funcionamiento, ya sea de resistencias o de diodos, Chiechi y su equipo tuvieron que diseñar diferentes composiciones de fullerenos, los cuales ayudaron a modificar la función. Chiechi comentó:"Donde queríamos resistencias, diseñamos un tipo de fullereno sobre los que PSI se autoensambla de una manera y donde queríamos diodos, se utilizo otro diseño de fullerenos".

Con la base de fullerenos, las proteínas del PSI contribuyen a la orientación de la corriente haciendo posible su miniaturización y su direccionamiento en un solo sentido. "Estas proteínas dispersan la función de onda de los electrones, mediando en la formación de túneles enformas no comprensibles en su totalidad", dice Chiechi.

"El resultado es que, a pesar de tener un grosor de 10 nanómetros, este circuito funciona a nivel cuántico, operando en un régimen de efecto túnel. Y debido al uso de un grupo de moléculas, en lugar de moléculas individuales, la estructura es estable, de hecho esto sienta las bases para la construcción de dispositivos más complejos" comentó Chiechi.

A partir de este desarrollo, Chiechi asegura que la construcción de circuitos integrados más robustos es una posibilidad más cercana, todo gracias a la base de las proteínas y la miniaturización. "En términos de utilidad inmediata, estos circuitos basados en proteínas podrían conducir al desarrollo de dispositivos electrónicos capaces de mejorar, suplantar y/o ampliar la funcionalidad de los semiconductores clásicos" aseguro Chiechi.

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