"Transporte balístico":suena como una explosión hacia el futuro. Y es.

Al fabricar tiras de carbono de solo un átomo de espesor y menos de 15 átomos de ancho, Los investigadores apuntan a crear "cables" a escala molecular capaces de transportar información miles de veces más rápido de lo que es posible hoy en día.

Hacinados en circuitos integrados, estas tiras microscópicas conocidas como nanocintas de grafeno podrían aumentar en más de 10, 000 veces el número de transistores por área en chips de computadora. El transporte de corriente excepcionalmente rápido a lo largo de las nanocintas de grafeno no solo aumentaría el rendimiento del chip, pero podría refinar la sensibilidad de los sensores para monitorear el desempeño del circuito o cambios ambientales sutiles.

Concebido por primera vez hace solo diez años, la tecnología de nanocintas es, por supuesto, un campo muy caluroso. Para aprovechar con éxito la gran promesa del grafeno, aunque, las dimensiones absolutas de las nanocintas y su simetría interna deben ser precisas y predecibles. Las variaciones en la estructura generan incertidumbre e ineficiencia en el desempeño. Las técnicas de fabricación actuales aún no están a la altura.

Felix Fischer, un químico en Berkeley, está utilizando su apoyo del Programa de Becarios Bakar para desarrollar una forma totalmente nueva y extraordinariamente precisa de crear nanocintas.

Fischer también recibió una beca de la Fundación David y Lucille Packard, otorgado este año a 16 de los científicos e ingenieros jóvenes más innovadores del país.

La conductividad y otras propiedades eléctricas de las nanocintas se definen esencialmente por sus dimensiones. Esta, Sucesivamente, deriva de su estructura atómica absoluta. Añadiendo solo uno o dos átomos de carbono a una cinta de 15 átomos de ancho, por ejemplo, degrada su capacidad para trabajar a temperatura ambiente.

Los métodos de fabricación actuales se basan en medios físicos relativamente rudimentarios para crear las tiras microscópicas, si es que algo en la escala de menos de una milmillonésima de pulgada puede realmente llamarse crudo.

"El enfoque convencional utiliza un rayo enfocado para tallar nanocintas a partir de láminas de grafeno, "Dice Fischer." Usted esculpe la estructura que desea a partir de un trozo más grande de carbono. Se puede hacer con relativa rapidez, pero no tienes un control preciso sobre la posición de cada átomo de carbono en la cinta.

"Queremos nanocintas en las que sepamos exactamente dónde está cada átomo".

En lugar de esculpir físicamente tiras de grafeno, Fischer los inventa químicamente. Al crear nanocintas a partir de sus subunidades moleculares, puede controlar la posición y el número de cada átomo en la cinta y lograr un control predecible sobre su rendimiento, él dice.

Su laboratorio sintetiza bloques de construcción moleculares hechos de anillos de átomos de carbono e hidrógeno, similar a la estructura química del benceno. Luego calientan las moléculas para unir los bloques de construcción en cadenas de margaritas lineales. En un segundo paso de calentamiento, el exceso de átomos de hidrógeno se extrae de la estructura carbonada para producir una estructura uniforme de enlaces carbono-carbono.

La disposición atómica del conjunto y su sustrato de soporte parecen piel de serpiente o una huella de neumático, aunque a una escala extraordinariamente pequeña. Si 10, Se colocaron 000 nanocintas una al lado de la otra y formarían una estructura tan ancha como un cabello humano.

Los electrones pueden viajar a lo largo de la cinta uniforme de grafeno esencialmente sin átomos que bloqueen su camino. Su trayectoria recta les permite transportar corriente miles de veces más rápido en distancias cortas de lo que lo harían a través de un conductor metálico tradicional como el alambre de cobre.

Ese, Sucesivamente, significa que los transistores se pueden encender y apagar mucho más rápido, una de las claves para aumentar la velocidad de un circuito.

Fischer ha descubierto que las nanocintas pueden funcionar como semiconductores a temperatura ambiente cuando tienen entre 10 y 20 átomos de ancho.

"Cuanto más ancha sea la cinta, cuanto más estrecha es la banda prohibida (un determinante de la conductancia eléctrica), ", dice." Si vas a otros mucho más amplios, las propiedades que necesitamos se esfuman ".

Las tiras de grafeno podrían permitir un transporte mucho más rápido, almacenamiento, y recuperación de datos que los semiconductores de hoy. Su estructura también disipa bien el calor, lo que permitiría que las computadoras y otros circuitos de dispositivos electrónicos grandes funcionen durante más tiempo y de manera más eficiente.

Reclinándose en su silla, brazos cruzados detrás de su cabeza y una alegre sonrisa en su rostro, Fischer compara su interés por las nanocintas con la emoción de un niño que sueña con ser astronauta. "Es estar en un lugar donde nadie ha estado antes. En química, puedes hacer cosas nuevas todos los días. Solo estás limitado por tu imaginación y creatividad ".

Menciona la Ley de Moore, a menudo citada, que predice que el rendimiento de los chips de computadora se duplicará cada dos años. "A muchos fabricantes les ha preocupado que podamos llegar a un techo. Hay que pensar en cómo se pueden producir dispositivos electrónicos que funcionen más rápido sin generar más calor. Estas nanocintas podrían ser la clave para mantenerse al día con la Ley de Moore".

Ciertamente imaginar esa posibilidad es el primer paso.