El sue\u00f1o de las computadoras y otros equipamientos electr\u00f3nicos dotados de circuitos compuestos por mol\u00e9culas cuenta ahora con una nueva contribuci\u00f3n. Investigadores del Laboratorio de Qu\u00edmica Supramolecular y Nanotecnolog\u00eda del Instituto de Qu\u00edmica (IQ) de la Universidad de S\u00e3o Paulo (USP) anunciaron en julio pasado el desarrollo de c\u00e9lulas fotoelectroqu\u00edmicas capaces de funcionar como puertas l\u00f3gicas, dispositivos responsables de los bits que cargan la informaci\u00f3n digital por medio del c\u00f3digo binario b\u00e1sico empleado en computaci\u00f3n e identificado por la se\u00f1ales 1 y 0, equivalentes a s\u00ed y no. Pero la novedad de este sistema es que dichas c\u00e9lulas son construidas con mol\u00e9culas capaces de responder a est\u00edmulos externos como impulsos el\u00e9ctricos u \u00f3pticos generando respuestas electr\u00f3nicas. Lo que hicimos ahora es tan s\u00f3lo un prototipo que, en el futuro podr\u00e1 utilizarse en una computadora molecular. Es un avance, pero no sabemos a\u00fan como ser\u00eda la apariencia de esa computadora, dice el qu\u00edmico Henrique Eisi Toma, profesor de IQ de la USP.<\/p>\n
Las compuertas l\u00f3gicas (PLs) son los componentes fundamentales de la electr\u00f3nica digital actual basada en la tecnolog\u00eda del silicio. La combinaci\u00f3n de dos se\u00f1ales de entrada (pueden ser 1 \u00f3 0) resulta en respuestas que caracterizan los tres tipos b\u00e1sicos de compuertas l\u00f3gicas: NOT, AND y OR, siendo las dem\u00e1s (XOR, XNOR, INH, NOR etc.) obtenidas por la combinaci\u00f3n de las tres. Todos los procesadores y equipamientos digitales existentes en el mercado son operados por sistemas constituidos por combinaciones de aquellas tres PLs b\u00e1sicas de acuerdo con reglas bien definidas, recibiendo o generando se\u00f1ales compatibles con el lenguaje binario.<\/p>\n
Las respuestas de cada PL se utilizan como entradas de otras PLs y, cuando se las combina, generan circuitos l\u00f3gicos capaces de realizar operaciones simples.\u00a0 Se interconectan para producir dispositivos m\u00e1s complejos y est\u00e1n presentes en equipos tales como computadoras y celulares, entre otros, explica el profesor Koiti Araki, quien tambi\u00e9n particip\u00f3 del desarrollo.<\/p>\n
Las PLs utilizadas actualmente operan con el mismo principio del primer transistor desarrollado en la d\u00e9cada de 1940. Con el continuo avance tecnol\u00f3gico y la miniaturizaci\u00f3n de los componentes electr\u00f3nicos ? que hoy alcanzan escalas de 50 nan\u00f3metros (1 nan\u00f3metro equivale a la millon\u00e9sima parte de un mil\u00edmetro), esa tecnolog\u00eda parece estar alcanzando su l\u00edmite, siendo necesario el desarrollo de nuevos dispositivos.<\/p>\n
Una posibilidad es la electr\u00f3nica molecular, y un ejemplo de la viabilidad de ese tipo de tecnolog\u00eda es el cerebro humano. \u00c9l es una s\u00faper computadora h\u00fameda, basada en mol\u00e9culas y se\u00f1ales moleculares y que utiliza un lenguaje distinto al lenguaje binario de las supercomputadoras construidas por el hombre, destaca Toma. De este modo, la computaci\u00f3n molecular se inspira en el complejo funcionamiento del cerebro para el desarrollo de sus componentes.<\/p>\n
Film en colores Dado lo in\u00e9dito de la invenci\u00f3n, el grupo hizo efectivo el pedido de patente para el dispositivo. En principio, nuestra PL podr\u00eda ser miniaturizada hasta la escala nanom\u00e9trica, porque su funcionamiento depende s\u00f3lo de la formaci\u00f3n de confluencia entre el colorante y las nanopart\u00edculas de di\u00f3xido de titanio que poseen, en el dispositivo examinado, 20 nan\u00f3metros de di\u00e1metro. De este modo, un n\u00famero muy grande podr\u00eda ser construido sobre sustratos adecuados utilizando fotolitograf\u00eda (la impresi\u00f3n de un circuito de un dispositivo electr\u00f3nico por medio de la luz), afirma Araki.<\/p>\n No es reciente, que varios grupos de investigaci\u00f3n en el mundo est\u00e1n intentando usar mol\u00e9culas como materia prima para la construcci\u00f3n de componentes electr\u00f3nicos, en sustituci\u00f3n o complementando a los actuales dispositivos s\u00f3lidos construidos principalmente en silicio. Las primeras compuertas l\u00f3gicas moleculares surgieron en los a\u00f1os 1980, pero su principio de funcionamiento era rudimentario y depend\u00eda, en por lo menos una de sus etapas, de la renovaci\u00f3n o inyecci\u00f3n de soluci\u00f3n del compuesto molecular. La compuerta l\u00f3gica desarrollada por los cient\u00edficos brasile\u00f1os es mucho m\u00e1s compleja y funciona en forma regenerativa, sin necesidad de renovaci\u00f3n de la sustancia activa, que se encuentra inmovilizada en el dispositivo. La innovaci\u00f3n tuvo buena repercusi\u00f3n en la comunidad cient\u00edfica internacional y fue divulgada por publicaciones del sector qu\u00edmico y de nuevos materiales, como Angewandte Chemie, la revista de mayor impacto del rubro qu\u00edmico.<\/p>\n Si s\u00f3lo en el futuro, la innovaci\u00f3n podr\u00e1 ser empleada en la construcci\u00f3n de computadores moleculares, hoy ella ya cuenta con una aplicaci\u00f3n pr\u00e1ctica. Seg\u00fan Henrique Toma, la compuerta l\u00f3gica molecular podr\u00e1 ser utilizada como un dispositivo conversor de energ\u00eda, transformando impulsos \u00f3pticos en se\u00f1ales el\u00e9ctricas. Eso porque la PL desarrollada en la USP es similar a una c\u00e9lula solar del tipo DSSC (de Dye Sensitized Solar Cells o C\u00e9lulas Solares Sensibilizadas por Colorantes), producida con bajos costos y que deber\u00e1 tornarse en un futuro pr\u00f3ximo en una opci\u00f3n a las actuales c\u00e9lulas de silicio.<\/p>\n El proyecto<\/strong>
\n<\/strong>El dispositivo molecular creado por el equipo del Instituto de Qu\u00edmica posee cerca de un cent\u00edmetro cuadrado, en el formato de un s\u00e1ndwich, entre dos l\u00e1minas de vidrio conductor. Una de ellas posee una pel\u00edcula nanoestructurada de di\u00f3xido de titanio (TiO2) sensibilizado por un colorante molecular, constituido por tres iones (p\u00e9rdida o ganancia de electrones) de rutenio y mol\u00e9culas conteniendo carbono, ox\u00edgeno y nitr\u00f3geno. La otra l\u00e1mina conductora contiene en su superficie una pel\u00edcula de nanopart\u00edculas de platina colocada sobre otra de di\u00f3xido de esta\u00f1o (SnO2). Cuando un haz de luz incide sobre el ?s\u00e1ndwich?, se produce un impulso el\u00e9ctrico. Una particularidad importante es que dependiendo de la compresi\u00f3n de la onda lum\u00ednica, el compuesto de rutenio gana o pierde electrones. Es esa la caracter\u00edstica fundamental que transforma la c\u00e9lula foto electroqu\u00edmica en una puerta l\u00f3gica del tipo XOR (o exclusiva) o INH (inhibidora), que generan los bits de informaci\u00f3n a lo largo de un circuito electr\u00f3nico.<\/p>\n
\nDesarrollo de s\u00faper mol\u00e9culas, filmes y dispositivos en nanotecnolog\u00eda supramolecular.<\/em>
\nModalidad
\n<\/em><\/strong>Proyecto Tem\u00e1tico
\nCoordinador
\n<\/em><\/strong>Henrique Eisi Toma – USP
\nInversi\u00f3n
\n<\/em><\/strong>R$ 289.743,66 Y
\nU$S 138.441,15 (FAPESP)<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"Investigadores desarrollan dispositivo para futuras computadoras moleculares","protected":false},"author":23,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[192],"tags":[],"coauthors":[116],"class_list":["post-80642","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tecnologia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/80642","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/23"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=80642"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/80642\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=80642"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=80642"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=80642"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=80642"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}