Un ingeniero de la Escuela de Ingeniería y Ciencias de la Computación Erik Jonsson de la Universidad de Texas en Dallas ha diseñado un sistema informático novedoso hecho únicamente de carbono que algún día podría reemplazar los transistores de silicio que alimentan los dispositivos electrónicos actuales.

"El concepto reúne una variedad de tecnologías a nanoescala existentes y las combina de una manera nueva, "dijo el Dr. Joseph S. Friedman, profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática en UT Dallas que realizó gran parte de la investigación mientras era estudiante de doctorado en Northwestern University.

La propuesta lógica de giro de carbono resultante, publicado por el autor principal Friedman y varios colaboradores en la edición del 5 de junio de la revista en línea Comunicaciones de la naturaleza , es un sistema informático que Friedman cree que podría hacerse más pequeño que los transistores de silicio, con mayor rendimiento.

Los dispositivos electrónicos de hoy funcionan con transistores, que son pequeñas estructuras de silicio que dependen de electrones cargados negativamente que se mueven a través del silicio, formando una corriente eléctrica. Los transistores se comportan como interruptores, encender y apagar la corriente.

Además de llevar una carga, los electrones tienen otra propiedad llamada espín, que se relaciona con sus propiedades magnéticas. En años recientes, Los ingenieros han estado investigando formas de explotar las características de espín de los electrones para crear una nueva clase de transistores y dispositivos llamados "espintrónica".

Friedman totalmente de carbono, El interruptor espintrónico funciona como una puerta lógica que se basa en un principio básico de electromagnetismo:cuando una corriente eléctrica se mueve a través de un cable, crea un campo magnético que envuelve el cable. Además, un campo magnético cerca de una cinta bidimensional de carbono, llamada nanocinta de grafeno, afecta la corriente que fluye a través de la cinta. En tradicional, computadoras basadas en silicio, los transistores no pueden aprovechar este fenómeno. En lugar de, están conectados entre sí mediante cables. La salida de un transistor está conectada por un cable a la entrada del siguiente transistor, y así sucesivamente en cascada.

En el diseño del circuito espintrónico de Friedman, Los electrones que se mueven a través de los nanotubos de carbono, esencialmente pequeños cables compuestos de carbono, crean un campo magnético que afecta el flujo de corriente en un nanocinta de grafeno cercano. proporcionando puertas lógicas en cascada que no están conectadas físicamente.

Debido a que la comunicación entre cada una de las nanocintas de grafeno tiene lugar a través de una onda electromagnética, en lugar del movimiento físico de los electrones, Friedman espera que la comunicación sea mucho más rápida, con el potencial de velocidades de reloj de terahercios. Además, estos materiales de carbono pueden hacerse más pequeños que los transistores basados ​​en silicio, que se acercan a su límite de tamaño debido a las limitadas propiedades del material del silicio.

"Este fue un gran esfuerzo de equipo colaborativo interdisciplinario, "Friedman dijo, "combinando mi propuesta de circuito con análisis de física de Jean-Pierre Leburton y Anuj Girdhar en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign; orientación tecnológica de Ryan Gelfand en la Universidad de Florida Central; y conocimientos de sistemas de Alan Sahakian, Allen Taflove, Bruce Wessels, Hooman Mohseni y Gokhan Memik en Northwestern ".

Si bien el concepto aún está en la mesa de dibujo, Friedman dijo que trabaje hacia un prototipo de carbono, El sistema de computación espintrónica en cascada continuará en el laboratorio de investigación interdisciplinario NanoSpinCompute, que dirige en UT Dallas.