¿Podrían los nanotubos de carbono reemplazar al silicio en las computadoras?

El sello distintivo del avance en la industria electrónica ha sido la capacidad de incluir más y más transistores en los chips de las computadoras. Pero a medida que los chips se han vuelto más densos, se ha vuelto más complicado hacer sus características más pequeñas con el método tradicional, la fotolitografía, en el que se usa la luz para grabar patrones. Para 2020, las características más pequeñas de los chips podrían ser tan minúsculas como cinco nanómetros, frente a los 14 nanómetros actuales. Es por eso que la idea de reemplazar el silicio con nanotubos, pequeños cilindros de átomos de carbono, ha sido atractiva desde la década de 1990. Estos tubos son más pequeños que un nanómetro de ancho, lo que significa que podrían empaquetarse muy densamente en chips. Y debido a que tienen baja resistencia eléctrica, las computadoras basadas en ellos podrían funcionar mejor y requerir menos energía. Ha sido difícil ampliar el material para reemplazar los miles de millones de transistores en la electrónica actual, lo que requiere alinear y espaciar los nanotubos de una manera muy específica. Sin embargo, varios laboratorios y empresas todavía creen que algún día se comercializarán chips basados ​​en nanotubos. Aquí hay una actualización de su progreso.

Una representación de la estructura de un nanotubo de carbono.

Ampliación de estructuras

Un equipo de investigación dirigido por los profesores de Stanford Subhasish Mitra y H.-S. Philip Wong mostró en Naturaleza en 2013 que habían creado la primera computadora cuyos transistores estaban hechos completamente de nanotubos de carbono (ver La primera computadora de nanotubos de carbono). Desde entonces, estos profesores han realizado algunas mejoras para aumentar el rendimiento. Incluyen lo que Wong llama un chip de gran altura de dos capas apiladas de memoria encerradas entre dos transistores, que los investigadores mostraron en una reunión del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos en diciembre pasado. Los investigadores también tienen un Nuevo método para hacer los chips, lo que produce una densidad y una tasa de encendido y apagado que los hace tan buenos como el silicio.

En una reciente ACS Nano paper, un equipo de la Universidad de Wisconsin, Madison, dirigido por Michael Arnold y Padma Gopalan, demostró un método para fabricar matrices de nanotubos de carbono de alto rendimiento, un objetivo de larga data de los investigadores. El equipo hizo una fina capa de nanotubos en agua. Cuando los investigadores sacaron un sustrato del agua, la tensión superficial y la evaporación hicieron que los nanotubos se alinearan en el sustrato.

IBM espera que los nanotubos de carbono puedan usarse en transistores comerciales para 2020. Para que esto sea práctico, es necesario resolver varios problemas. Una es que las empresas necesitarán una forma de detectar cambios muy leves en las propiedades de los nanotubos. George Tulevski, miembro del equipo de nanotubos de carbono de IBM, revisó recientemente los desafíos en ACS Nano .

Memoria

Una aplicación de los nanotubos de carbono que podría estar más cerca de concretarse podría ser combinarlos con transistores de silicio en chips de memoria. Una empresa en Massachusetts, llamada Nantero, se ha estado involucrando en esto desde 2001. La empresa dice que ya sacó su tecnología del laboratorio y la probó en las instalaciones de fabricación de chips. Antes de que la memoria de nanotubos pudiera usarse en dispositivos comerciales como teléfonos o dispositivos portátiles, las empresas tendrían que diseñar nuevos circuitos para ella. No está claro cuándo podría suceder eso, pero el CEO y cofundador de Nantero, Greg Schmergel, dice que el trabajo está en marcha y estima que algunos diseños de circuitos podrían estar listos para el próximo año. El año pasado, la empresa informó que la Universidad de Chuo en Japón había probado la tecnología y la encontró altamente confiable.

La comida para llevar:

IBM cree que la tecnología podría estar lo suficientemente madura como para trasladarse a una planta de fabricación de microprocesadores en unos pocos años. Esto llevaría a algunos años más de trabajo de desarrollo, lo que implicaría probar circuitos más avanzados. Después de eso, el producto podría ser comercializado.

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