Nanotubos de carbono para lograr una computación de alta eficiencia energética

Unos ingenieros de Stanford perfeccionan los nanotubos de carbono
(CNT) para lograr una computación de alta eficiencia energética

De
acuerdo con estos ingenieros, los circuitos basados en CNT podrían
proporcionar una mejora de hasta diez veces en la eficiencia energética
con respecto a los de silicio.

Cuando se mostraron los
primeros transistores de nanotubos rudimentarios en 1998, los
investigadores imaginaron una nueva era de dispositivos electrónicos
informáticos avanzados y altamente eficientes. Sin embargo, esa promesa
todavía no se ha hecho realidad debido a importantes imperfecciones en
los materiales, inherentes a los nanotubos, que han llevado a los
ingenieros a preguntarse si algún día los nanotubos de carbono
resultarían viables.

Aunque ha habido logros importantes
en los circuitos de CNT con el paso de los años, éstos se han producido
sobre todo a nivel de nanotubos individuales. Continúa habiendo al menos
dos grandes barreras para que los nanotubos de carbono se puedan
aprovechar en tecnologías que tengan un impacto en la práctica:

  • La alineación “perfecta” de los nanotubos ha resultado
    prácticamente imposible de lograr, introduciendo vías de conducción
    perjudiciales y fallos de funcionalidad en los circuitos.
  • La presencia en los circuitos de CNT metálicos (frente a los
    deseables CNT semiconductores) conduce a cortocircuitos, fugas de
    energía excesivas y susceptibilidad al ruido. 

Hasta el momento, ninguna técnica de síntesis de CNT ha logrado
producir exclusivamente nanotubos semiconductores.
En los últimos años, un equipo de ingenieros de Stanford asumió el reto.
Al darse cuenta de que la mejora de los procesos por sí sola nunca
superará estas imperfecciones, los ingenieros lograron eludir las
barreras con un paradigma de diseño único inmune a la imperfección para
producir las primeras estructuras de lógica digital a escala de oblea
completa a las que no le afectan los CNT desalineados y mal
posicionados.

Además, resolvieron los problemas de los
nanotubos de carbono metálicos con la invención de una técnica que
elimina estos elementos indeseados de sus circuitos.

A continuación, los ingenieros demostraron las posibilidades de sus
técnicas creando los componentes esenciales de los sistemas digitales
integrados: circuitos aritméticos y almacenamiento secuencial, así como
los primeros circuitos integrados monolíticos tridimensionales con
niveles extremos de integración.

Estos circuitos de
nanotubos robustos de alta calidad son inmunes a los defectos de los
materiales que han dejado perplejos a los investigadores durante más de
una década, un difícil obstáculo que ha impedido una adopción más amplia
de los circuitos de nanotubos en el sector.

El avance
representa un hito importante hacia los sistemas integrados a gran
escala (VLSI, por sus siglas en inglés) basados en nanotubos.
Además, el enfoque de diseño de Stanford no sacrifica prácticamente nada
de la eficiencia energética de los nanotubos de carbono y es compatible
con los métodos de fabricación y las infraestructuras existentes,
impulsando a la tecnología a dar un paso importante hacia la
comercialización, según señalaron los ingenieros.
Fuente: Kurzweilei