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ZAPPING 0127, 13-08-2002


Transistores de un solo átomo

Desde que se inventó el transistor, en 1947, se ha reducido desde los primeros tamaños comerciales, que eran un poco más grandes que la goma de borrar de un lápiz, a algo tan pequeño que han acomodado cincuenta y cinco millones de transistores dentro del chip de una Pentium 4, cada uno con un promedio de 130 nanómetros (mil millonésima de metro) de lado. La reducción en menos de sesenta años fue de un factor de 10 mil millones. La pregunta es ¿se está alcanzando el límite físico? A tamaños cercanos al de un átomo se producen fenómenos cuánticos que harían inoperante a un transistor.

Los transistores más pequeños de hoy (nanotransistores, como los que se apretujan en los chips) contienen miles de átomos, pero hay varios grupos de científicos que trabajan en reducciones de escala que llevan los transistores a tamaños de apenas unos átomos, incluso de uno solo. Una de las maneras de hacer un transistor de un solo átomo es colocar este átomo entre dos electrodos, lo cual requiere que se logre primero construir un artefacto con dos caras de metal (los electrodos) separadas por el espacio de un átomo. No es algo tan fácil de lograr.

Uno de los problemas de los fabricantes de chips es que los alambres minúsculos que conectan las pastillas de semiconductor se cortan por efecto de la corriente. Parece ser que los electrones, cuando deben circular por alambres muy estrechos, empujan átomos de metal, erosionando los conductores y, eventualmente, cortando el circuito. Unos investigadores de la Universidad de California en Berkeley depositaron alambres de 10 a 15 nanómetros de espesor sobre un microchip e hicieron circular fuertes corrientes durante dos minutos, lo que produjo un corte (o separación en el metal) de alrededor de 1 nm de ancho. Si bien el tamaño es mayor al de un átomo, se aproxima mucho: un átomo de hidrógeno, el más pequeño de la naturaleza, mide 0,1 nm, sólo diez veces menos que la separación lograda. Los átomos de los metales y semiconductores son más grandes.

Poniendo los alambres en un baño compuesto por una solución de moléculas en suspensión de pequeños cristales de semiconductor, se logró que los cortes en el metal alberguen una única molécula de nanocristal. Una vez que aprendieron a manejar el proceso, los investigadores crearon un transistor con un nanocristal de cadmio-selenide (que es un semiconductor). Más adelante utilizaron el mismo procedimiento para crear otro transistor con un conjunto de 60 átomos de carbono, una molécula con forma de pelota a la que se le llama buckyball.

Recientemente, este equipo de trabajo ha anunciado en la revista Nature que ha logrado "cablear" con éxito un único átomo de cobalto. Un segundo reporte en ese número de la revista informa un experimento realizado con dos átomos de vanadio.

Lo más impactante es que ahora estamos hablando de transistores fabricados por medio de manipuleos de materia casi fantasmales, mientras que el primer transistor fue hecho, literalmente, con sierra y lima. Veamos una foto de este artefacto pionero que ha cambiado la vida de las personas más que cualquier otro invento en la Historia.

 

 

El transistor de la foto de arriba es el primero que se fabricó en 1947 en los Bell Laboratories en Murray Hill, Nueva Jersey, Estados Unidos. Los que lo inventaron ganaron el premio Nobel de Física en 1956. Este transistor es del tipo de contacto, en el que dos púas de metal se presionan sobre la superficie de material semiconductor en posiciones muy próximas entre sí. Los contactos eran de oro y el semiconductor utilizado era germanio.

He aquí otra vista que permite entender cómo fue construido este transistor:

Los lectores que hayan trabajado con transistores podrán descubrir aquí por qué se le llama BASE al electrodo de control de los transistores, si en realidad, como hemos aprendido en el Industrial, está en medio de un sandwich. Pues bien, en este transistor el electrodo de control era, justamente, la base del artefacto...


No sé para los lectores, pero para mí los artefactos tecnológicos antiguos tienen un encanto especial, así que he recopilado una pequeña colección de imágenes de viejos transistores y otros artefactos electrónicos, como su hermana mayor, la válvula. También pongo unos links que apuntan a galerías de imágenes realmente interesantes.


Bell Telephone Laboratories

Western Electric

Texas Instruments

Varios

General Electric

Western Electric

Western Electric

RCA

RCA

RCA


Y veamos ahora a las abuelas de la electrónica, incluyendo algunas prácticamente antidiluvianas.


Arriba: primeras válvulas electrónicas creadas por Fleming


Philips

Thorpe K4







Visitas recomendadas:

Imagen grande del primer transistor
Transistores antiguos
Impresionante galería de transistores
Alucinante galería de Válvulas
Válvulas, historia del creador
Válvulas, el Audión

Traducido, adaptado y ampliado por Eduardo J. Carletti de Science News Online, Aug. 10, 2002 y otros sitios de Internet


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