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INTERRUPTORES MOLECULARES PARA CONTINUAR CUMPLIENDO LA LEY DE MOORE

Hugo Gómez Torres

La Ley de Moore dice que cada dos años aproximadamente el número de transistores en un microprocesador se dobla porque la tecnología es capaz de ir disminuyendo su tamaño. En la actualidad los tamaños alcanzados se encuentran dentro de la escala nanométrica. Esa ley se formuló en 1965 por Gordón Moore y se ha venido cumpliendo hasta hoy en día y poco a poco está alcanzando sus límites porque los dispositivos que se utilizan habitualmente ya tienen tamaños tremendamente pequeños (menores de 20 nm). El dispositivo utilizado para crear los microprocesadores es el transistor de efecto campo. La ley de Moore se basa en que cuantos más transistores podamos insertar en la misma superficie, más potente será nuestro procesador. Actualmente se están alcanzando unos tamaños en los que la mecánica cuántica juega un papel importante y para que los transistores a escalas reducidas funcionen como tales hay que cambiar de paradigma. Por ello, se buscan alternativas a la electrónica actual basada en los semiconductores.

Una de las soluciones que se proponen es usar moléculas conductoras, que son las precursoras de los polímeros conductores. Estos polímeros no son como los convencionales (que son aislantes), y pueden exhibir alta conductividad eléctrica debido a sus orbitales moleculares. Dentro de los posibles polímeros conductores nos pueden interesar una subclase de materiales como son los formados por moléculas fotocrómicas, que cambian su estructura cuando son irradiadas con luz ultravioleta. Estas moléculas hacen de interruptor de nuestro transistor. En la imagen que acompaña a este texto,  se puede ver que cuando se incide con luz visible los enlaces del polímero se rompen y no hay corriente, mientras que cuando se incide con UV se forman enlaces en el polímero que hace que haya corriente. Este es el funcionamiento básico del interruptor molecular.

Una de las novedades que tiene esta tecnología es el uso de técnicas bottom-up para la creación de las nanoestructuras. Desde que se comenzaron a usar los microprocesadores estos se han sintetizado mediante técnicas top-down, como la fotolitografía lo que es, en parte, una de las limitaciones para poder hacer los transistores aún más pequeños. Estas técnicas parten del material en forma macroscópica y luego se forman los patrones nanoestructurados retirando parte del material de forma selectiva. Mediante las técnicas bottom-up se parten de los elementos en estado más fundamental (átomos y moléculas) para luego unirlos y crear los patrones deseados.

Las limitaciones de esta tecnología son que se basa en el uso de moléculas orgánicas. Estas moléculas en ocasiones no son estables y esto es algo incompatible con la electrónica. Se deberían conseguir unas moléculas estables químicamente para tener estados bien definidos en el transistor orgánico. Así que no todo está hecho y aún hay mucho por investigar!.

Para saber más: Wang L, Li Q. Photochromism into nanosystems: towards lighting up the future nanoworld. Chemical society reviews 47, 1044-1097 (2018)

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