Por primera vez, Los investigadores han realizado operaciones lógicas con un dispositivo químico utilizando campos eléctricos y luz ultravioleta. El dispositivo y los métodos pioneros abren posibilidades de investigación, incluyendo baja potencia, chips de computadora de alto rendimiento.

Los chips semiconductores comprenden minúsculos transistores electrónicos sobre lechos de silicio. Tales dispositivos no pueden hacerse mucho más pequeños porque los efectos cuánticos comenzarán a predominar. Por esta razón, Los ingenieros están buscando nuevas técnicas y materiales para realizar funciones lógicas y de memoria.

Estudiante de doctorado Keiichi Yano, el profesor Yoshimitsu Itoh y el profesor Takuzo Aida del Departamento de Química y Biotecnología de la Universidad de Tokio han desarrollado un dispositivo con funciones útiles para la computación. Las computadoras convencionales usan carga eléctrica para representar dígitos binarios (unos y ceros), pero el nuevo dispositivo utiliza campos eléctricos y luz ultravioleta. Estos permiten un funcionamiento con menor potencia y generan menos calor que los chips convencionales.

El dispositivo también es muy diferente de los chips semiconductores actuales, ya que es de naturaleza química. Esta propiedad da lugar a su potencial utilidad en el futuro de la computación. No es solo el beneficio de energía y calor; este dispositivo también podría fabricarse de forma económica y sencilla. El dispositivo presenta moléculas en forma de disco y varilla que se autoensamblan en formas en forma de escalera de caracol llamadas cristales líquidos columnares (CLC) en las condiciones adecuadas.

"Una cosa que me encanta de crear un dispositivo utilizando la química es que se trata menos de 'construir' algo; en cambio, es más parecido a 'hacer crecer' algo, "dice Itoh." Con delicada precisión, engatusamos a nuestros compuestos para que formen diferentes formas con diferentes funciones. Piense en ello como programar con química ".

Antes de que comience una operación lógica, los investigadores intercalan una muestra de CLC entre dos placas de vidrio cubiertas de electrodos. La luz polarizada, que vibra en un solo plano, atraviesa la muestra hasta un detector en el otro lado.

En el estado predeterminado de la muestra, los CLC existen en un estado orientado aleatoriamente que permite que la luz llegue al detector. Cuando el campo eléctrico o la luz ultravioleta se encienden y apagan individualmente, la salida detectada sigue siendo la misma. Pero cuando el campo eléctrico y la luz ultravioleta se encienden juntos y luego se apagan nuevamente después de aproximadamente un segundo, los CLC se alinean de una manera que bloquea el detector de la luz.

Si los estados de salida de luz y oscuridad y los estados de entrada del campo eléctrico y la luz ultravioleta tienen todos dígitos binarios asignados para identificarlos, entonces el proceso ha realizado efectivamente lo que se llama una función lógica AND:todas las entradas a la función deben ser "una" para que la salida sea "una".

"La función AND es una de varias funciones lógicas fundamentales, pero la más importante para el cálculo es la función NOT-AND o NAND. Esta es una de varias áreas para futuras investigaciones, "explica Yano." También deseamos aumentar la velocidad y la densidad de los CLC para que sean más prácticos para su uso. Me fascina cómo las moléculas autoensambladas como las que usamos para hacer las CLC dan lugar a fenómenos como las funciones lógicas ".