(PhysOrg.com) - Los ingenieros de la Universidad de Arizona han patentado un proceso que podría conducir al próximo gran salto en microelectrónica, cambiando completamente la forma en que se fabrican los microchips. Pierre Deymier, profesor de ciencia e ingeniería de materiales, es uno de los profesores de la UA que inventó el proceso.

El siguiente paso es aplicar la investigación de nanocables a dispositivos y procesos de fabricación.

Los ingenieros de la Universidad de Arizona han patentado un proceso que podría conducir al próximo gran salto en microelectrónica, cambiando completamente la forma en que se fabrican los microchips.

El avance de la bioingeniería patentado por investigadores de la Facultad de Ingeniería de la UA se utiliza para construir circuitos de cableado microscópicos hechos de cobre aislado por proteínas.

Mediante una combinación de procesos biológicos y deposición de cobre no electrolítico, el equipo de investigación ha creado pequeños cables basados ​​en proteínas llamadas microtúbulos, también conocido como MT.

Estos tubos tienen un diámetro interior de 15 nanómetros y un diámetro exterior de 25 nanómetros y pueden crecer hasta longitudes de varios micrómetros. Los glóbulos rojos tienen un diámetro de aproximadamente 8 micrómetros, una distancia en la que se podrían alinear 320 MT de lado a lado.

El componente clave de esta patente (US 7, 862, 652 B2) es la capacidad de depositar cobre dentro de los MT no conductores para hacer pequeños cables aislados, dijo Pierre Deymier, profesor de ciencia e ingeniería de materiales y uno de los profesores de la UA que inventó el proceso.

Deymier también es director de la Escuela de Sistemas de Ingeniería Sostenible. Los co-inventores incluyen a Ian Jongewaard, James Hoying, Roberto Guzman y Srini Raghavan.

En naturaleza, Los MT segregan el ADN y los cromosomas en una célula en división. Durante la mitosis (división celular), las MT crecen y se encogen, aparecer y desaparecer, según se necesiten. Comienzan a formarse a partir de una proteína de la semilla llamada gamma tubulina, Deymier explicó.

Los investigadores imprimen tubulinas gamma en los puntos del circuito donde quieren que comiencen los cables, e imprima péptidos específicos en los destinos de los cables. Los péptidos son hebras de aminoácidos, los componentes básicos de las proteínas.

Crecen múltiples túbulos, pero solo algunos adjuntan. Cuando todas las conexiones estén completas, se cambia la solución en la que están creciendo los MT, y los que no están apegados desaparecen.

Próximo, los MT restantes se bañan en una solución de sal de cobre. "La clave es metalizar el interior de los microtúbulos antes que el exterior, "Dijo Deymier.

Un aminoácido llamado histidina, que tiene una fuerte afinidad por el cobre, se forma naturalmente dentro de los túbulos, y ahí comienza el proceso de metalización. Al cronometrar correctamente el ciclo de la sal de cobre, el cobre se forma solo dentro de los MT, resultando en diminutos cables aislados.

Uno de los avances clave fue encontrar un proceso de deposición biológicamente benigno que no dañara la función o estructura de la MT. Este proceso fue desarrollado por el profesor Srini Rahavan y sus estudiantes en el departamento de ciencia e ingeniería de materiales.

Las tecnologías tradicionales de fabricación de semiconductores están alcanzando límites en su impulso por características de chips cada vez más pequeñas. El ensamblaje biológico, el crecimiento de abajo hacia arriba que imita la forma en que se crean los organismos vivos, ofrece los procesos y el control necesarios para formar estructuras a partir de átomos y moléculas. Dijo Deymier.

Estas tecnologías ascendentes prometen ser mucho menos costosas, añadió. Los nanocables basados ​​en MT están aislados de forma natural, dando a los diseñadores más libertad para pasar cables entre sí, algo que no se puede hacer con las trazas de circuitos no aislados que se encuentran en las técnicas actuales de impresión de chips, como la fotolitografía.

Además de su uso para conectar elementos de circuitos del tamaño de una molécula, Los nanocables basados ​​en MT podrían usarse para extraer corriente de las células solares que imitan la fotosíntesis, Dijo Deymier. Estas fotocélulas similares a plantas incluyen proteínas vegetales sensibles a la luz que capturan fotones y producen electrones. Los nanocables podrían usarse para canalizar estos electrones al mundo exterior.

El siguiente paso es aplicar esta investigación de nanocables a dispositivos y procesos de fabricación. Deymier dijo:"Nos alegraría ver que la gente licencia esta tecnología para desarrollar procesos de fabricación de microchips o cualquier otro proceso relacionado".