Computación líquida – Jonathan Shaw

Computación líquida

por JONATHAN SHAW

Imagine una computadora, suspendida en un matraz de líquido, que se ensambla cuando el líquido se vierte en una computadora de escritorio. ¿Suena como ciencia ficción? El profesor de química de Hyman, Charles Lieber, está haciendo que suceda en su laboratorio, donde los investigadores ya han creado pequeños circuitos lógicos y memoria, los dos componentes principales de una computadora, de esta manera. Y estos circuitos son pequeños , solo unos pocos átomos de ancho.

Lieber y su equipo de químicos han realizado una especie de recorrido final en la industria de la microelectrónica basada en silicio, que durante los últimos 35 años ha estado fabricando transistores, pequeños interruptores que pueden activarse o desactivarse, exponencialmente más pequeños cada 18 24 meses. El presidente emérito de Intel, Gordon Moore, observó esta duplicación de la capacidad informática desde 1965, y su observación se codificó como “Ley de Moore”. Sin embargo, dice Lieber, “la contracción continua en última instancia se vuelve problemática en términos de cómo uno lo logra”. Los científicos anticipan que alcanzaremos los límites de nuestra capacidad para crear chips de silicio utilizando métodos de línea de fabricación estándar en algún momento entre 2012 y 2017.

Esto se debe a que los fabricantes de hoy crean circuitos microelectrónicos ya sea depositando silicio en una superficie o grabándolo (por ejemplo, con ácido). Pero así como el metal después de oxidarse “es un poco áspero”, dice Lieber, los métodos actuales para trabajar con silicio dejan superficies ásperas que, en la escala nanométrica (un nanómetro es una milmillonésima parte de un metro, o cien milésima de ancho un cabello humano), constituyen una proporción cada vez mayor de los pequeños cables que forman esos circuitos. “En última instancia, no puedes seguir usando esos métodos”, dice, “porque las cosas serán muy poco uniformes a pequeña escala. A medida que los circuitos más pequeños se vuelven, más imperfecciones en el proceso de fabricación comienzan a desempeñar un papel en su desempeño “.

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Lieber tiene “diferencias filosóficas” con el enfoque “de arriba hacia abajo” de la industria a la nanotecnología: tomar grandes cosas y hacerlas más pequeñas. “La forma de revolucionar verdaderamente el futuro”, dice, “es adoptar un enfoque completamente diferente: construir cosas de abajo hacia arriba”. Lo ha hecho comenzando con el más pequeño de los bloques de construcción: cables de solo tres nanómetros de diámetro que se pueden producir de manera relativamente económica en una mesa con un valor de equipo de unos pocos miles de dólares.

Lieber crea los bloques de construcción utilizando un catalizador que favorece el crecimiento en una sola dirección. Una característica clave del proceso que desarrolló es que permite que los nanocables se preparen en prácticamente cualquier “sabor” (es decir, con propiedades conductoras específicas). Mezclar y combinar sabores puede dar lugar a diferentes tipos de dispositivos. Los dispositivos se fabrican de una manera igualmente simple: una solución de alcohol de un sabor específico de nanocables se vierte a través de un canal ranurado en un bloque de polímero para producir una serie de alambres paralelos. Se puede colocar otro conjunto de cables perpendicularmente al primero simplemente girando el aparato 90 grados. Su laboratorio ya ha producido un transistor de solo 10 átomos de ancho.

The potential application in microelectronics is obvious: the minute size of these building blocks allows for higher transistor densities, which could lead, at least in principle, to more highly integrated and powerful computers. In 10 or 20 years there might be no more need for hard disks, because solid-state memory could store so much data. The nanowire computers of the future will be quite different from those we use today because they will require new kinds of computer architecture and software. Ultimately, the most exciting thing about nanotechnologies is not the sheer power that such a computer could provide, says Lieber, but the fact that “you get fundamentally new properties that you can’t even conceive of when dealing with conventional materials by scaling them down.”

En objetos muy pequeños, por ejemplo, la relación entre el área de superficie y el volumen interior es mucho mayor. “Por lo tanto, las cosas que suceden en la superficie pueden afectar a toda la estructura”, dice Lieber. Si bien un ingeniero eléctrico podría considerarlo como un problema, es una propiedad que puede utilizarse con ventaja. “Normalmente, una molécula que se une a la superficie de un transistor no tendría un gran efecto”, explica, “pero imagina que una proteína con una carga se convierte en algo muy pequeño, donde la superficie es un gran componente. esto carga el cuerpo hacia arriba, y biológicamente o químicamente cambia el transistor. En esencia, puedes detectar eléctricamente cuando tienes una proteína, un ácido nucleico o cualquier otra cosa “. Lo que has creado es un sensor.

Por lo tanto, Lieber ahora está trabajando en una “prueba de concepto” para el Instituto Nacional del Cáncer que demostrará el uso de sensores de nanocables para la detección temprana del cáncer de próstata. En principio, dice, se podría diseñar un chip de centímetro cuadrado para detectar mil millones de cosas simultáneamente, incluso variaciones en el ADN de un individuo. Un estudiante universitario suyo lleva esta idea aún más lejos y trabaja para crear una interfaz de computación biológica.

Otra propiedad inusual de los nanocables de Lieber es la conductividad balística, es decir, cuando introduce un electrón en dicho sistema, viaja a través del conductor sin perder energía. Esta propiedad podría ayudar a reducir el calentamiento que ocurre cuando los electrones fluyen a través de cables normales, un problema grave en la electrónica altamente integrada. Uno de los estudiantes de posgrado de Lieber ha combinado nanocables para crear fuentes de luz y detectores. Esto permitiría que los circuitos ópticos (“la luz siempre es mucho más rápida que los electrones”, dice Lieber) se integren en una computadora basada en nanocables. “¿Quién sabe?” él dice. “Esta puede ser una forma de habilitar el concepto de computación cuántica”.

En las computadoras clásicas, los transistores o bits deben estar activados o desactivados, configurados en uno o en cero. Pero en una computadora cuántica, los bits son simultáneamente uno y cero. Esto se llama superposición. La luz exhibe esta propiedad en el sentido de que es tanto una onda como una partícula: es una onda, o una especie de superposición, hasta que se detecta; en ese momento, se convierte en una partícula, un solo fotón en un solo lugar. La superposición teóricamente permite que las computadoras cuánticas resuelvan algoritmos complejos (como los utilizados en criptografía) que serían imposibles de abordar para una computadora convencional. El tiempo puede estar maduro para un nuevo lema: Piensa en pequeño. Realmente pequeño

~ Jonathan Shaw

 

Dirección de correo electrónico de Charles Lieber: cml@cmliris.Harvard.edu

sitio web: cmliris.Harvard.edu/

4 comentarios en “Computación líquida – Jonathan Shaw

  1. Hola buenas tardes, soy una seguidora de la la verdad ofende desde que publicaba en Twitter y me molestó mucho cuando le cerraron la cuenta. Quiero decirle que estoy de acuerdo con todo lo que escribe, que leo todo lo que que puedo y que estoy totalmente de acuerdo con usted, que comparto todo lo que me impacta por las redes. Puede parecer mentira, pero muchas de las cosas que leo, escritas por usted, las hablamos mi amiga y yo, y da la impresión de que hayamos estado hablando entre nosotros. Le pido disculpas por mi atrevimiento, y le ruego me crea si le digo que siga diciendo todo lo que dice, tal y como lo dice. Necesitamos personas valientes que nos habrán los ojos, seguro que la semilla sembrada, más tarde, o más temprano, germinara. Gracias por dedicar su tiempo a leer esta carta. Cordialmente, una fiel seguidora

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