Nanotecnología e informática

Diseñando el ordenador del mañana

Según un artículo publicado este mes en nanowerk.com, la industria del semiconductor va camino de desarrollar la tecnología del procesador de 32nm, que se espera se comercializará alrededor del 2009, pero llegará un día en que los transistores alcancen los límites de la miniaturización a niveles atómicos y haya que poner fin a las tecnologías de fabricación actuales. Aparte de los problemas para interconectar la disipación de calor y la densidad, algo que algunos científicos esperan lograr con aplicaciones basadas en nanotubos de carbono, existe también el problema fundamental de la mecánica cuántica, que interferirá cuando el diseño de chips se aproxime a los 4nm, es decir, cuando las dimensiones de los conductores sean tan pequeñas que los efectos cuánticos dominen el comportamiento del circuito.

Los diseñadores informáticos suelen mirar esto como algo negativo, porque podría permitir que los electrones se filtraran a sitios en los que no son bienvenidos. En concreto, el efecto túnel de electrones y agujeros –conocido como “quantum tunneling” o efecto túnel cuántico– sería demasiado grande como para que los transistores realizasen operaciones fiables. Como resultado, ambos estados del conmutador se volverían indistinguibles. Sin embargo, los efectos cuánticos también podrían ser beneficiosos. Un grupo de investigadores ha demostrado que es posible almacenar un bit de información en un átomo y recuperarlo, posteriormente. Pero que nadie espere ver pronto este sistema en su ordenador.

Bajo este “almacenamiento atómico” subyace un fenómeno conocido como magnetorresistencia anisótropa balística (BAMR). La magnetorresistencia es la propiedad que poseen todos los materiales magnéticos metálicos de cambiar el valor de su resistencia eléctrica cuando se les aplica un campo magnético externo. En la llamada magnetorresistencia anisótropa (AMR), el efecto se incrementa debido a que en la conducción de electrones las colisiones son más frecuentes cuando se mueven en paralelo a la magnetización del material que cuando lo hacen en perpendicular. La AMR, descubierta en 1856, es la base de gran parte de los dispositivos de almacenamiento de datos existentes en la actualidad. Durante los últimos 30 años se han descubierto nuevas formas de magnetorresistencia, siendo la BAMR una de las más recientes.

Hasta ahora, los físicos tan solo habían teorizado acerca de esta forma de magnetoresistencia, pero recientemente el Dr. Andrei Sokolov, profesor ayudante de investigación en el Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Nebraska, y el Dr. Bernard Doudin, profesor del Departamento de Materiales Metálicos de la Universidad Louis Pasteurn en Estrasburgo, Francia, han anunciado la primera prueba experimental de BAMR, al observar una variación gradual en la conductancia balística de los nanocontactos de cobalto a medida que se variaba la dirección de un campo magnético aplicado.

Los investigadores creen que la BAMR puede dar lugar a futuras generaciones de dispositivos electrónicos ultrapequeños, como cabezales magnéticos de lectura, conmutadores cuánticos y circuitos lógicos, debido a la posibilidad de controlar la conductancia cuantizada por la aplicación de campos magnéticos.

Fuente: Nanowerk