Las puertas lógicas ahora se pueden construir usando una sola molécula

Las puertas lógicas, los elementos básicos de nuestro mundo digital, ahora se pueden construir usando una sola molécula.

Un ejemplo es ‘XOR’, con dos entradas. Si al menos uno de ellos es ‘1’, la salida también es ‘1’; de lo contrario, es 0.

Estas puertas lógicas tienen un tamaño inferior a dos nanómetros.

Se basan en ‘transistores de un solo electrón’, capaces de ensamblarse y organizarse sobre una superficie.

La lógica molecular no solo reduce las dimensiones del chip y reduce el consumo de energía: bien podría ser que estos circuitos tengan similitudes con la forma en que nuestro cerebro procesa las señales, dice el profesor Christian Nijhuis.

Las moléculas pueden operar como todas las puertas lógicas: AND, XOR, OR, NAND, NOR, INT y XNOR.

Todos estos son circuitos de 2 entradas y 1 salida.

La señal de salida será 1 o 0 según las entradas y el cálculo lógico.

En la electrónica actual, estas puertas ya son pequeñas: en promedio, constan de tres transistores.

En la última tecnología de chips, un transistor suele tener 5 nanómetros (un nanómetro es una milésima de milímetro): los últimos modelos de teléfonos inteligentes tienen cientos de millones de puertas lógicas a bordo.

Los transistores de un solo electrón no solo son más pequeños, su consumo de energía es muy bajo.

Ambos siguen siendo dos cuellos de botella en una mayor miniaturización.

Por otro lado, la fabricación de chips de hoy en día es un proceso de producción muy maduro que puede manejar una complejidad extrema.

Las calculadoras lógicas de un solo electrón (SELC) se construyen a partir de moléculas que cierran la brecha entre dos electrodos de oro.

La capa de material tiene un espesor de una sola molécula.

Funcionará gracias a un efecto cuántico llamado ‘bloqueo de Coulomb’.

Dependiendo del voltaje, el electrón se detendrá o fluirá a través de la molécula.

Como el efecto depende principalmente de pulsos de voltaje, y no de una corriente eléctrica continua, el consumo es muy bajo.

En nuestro cerebro, las conexiones, las sinapsis, apenas transportan corrientes mientras están controladas por pulsos de voltaje, picos.

Sabemos que nuestro cerebro puede funcionar muy bien sin usar apenas energía.

Fuente: Advanced Materials