A un paso de la computación molecular

Jessica Crincoli
Responsable de comunicacion Nextcity Labs

Un equipo de investigadores internacionales, liderados por la Universidad de Michigan, ha medido la transferencia de calor a través de una sola molécula, lo que podría tornarse como el paso inicial hacia la computación molecular

 


Entendiendo entonces que la computación molecular se realizaría construyendo circuitos a partir de moléculas en lugar de extraerlos del silicio como una forma de maximizar la Ley de Moore y hacer posible las computadoras convencionales más poderosas.


Sin embargo, Edgar Meyhofer, profesor de ingeniería mecánica de la UM, dijo que "el calor es un problema en la computación molecular porque los componentes electrónicos son esencialmente cadenas de átomos que unen dos electrodos. A medida que la molécula se calienta, los átomos vibran muy rápidamente y la cadena se puede romper".


Hasta los momentos, la transferencia de calor a lo largo de estas moléculas no podía medirse, mucho menos controlarse. Pero Meyhofer y Pramod Reddy, también profesor de ingeniería mecánica en la UM, lideraron el primer experimento observando la velocidad a la que el calor fluye a través de una cadena molecular.


"Si bien los aspectos electrónicos de la computación molecular se han estudiado durante los últimos 15 o 20 años, los flujos de calor han sido imposibles de estudiar experimentalmente", dijo Reddy.


Ambos científicos desarrollaron un dispositivo de medición de calor, o calorímetro, que está casi totalmente aislado del resto de la habitación, lo que le permite tener una excelente sensibilidad térmica. Calentaron el calorímetro a aproximadamente 20 a 40 grados Celsius por encima de la temperatura ambiente.


El calorímetro estaba equipado con un electrodo de oro con una punta de tamaño nanométrico, aproximadamente una milésima del grosor de un cabello humano. 


Juntaron los dos electrodos hasta que se tocaron, lo que permitió que algunas cadenas de átomos de carbono se unieran al electrodo del calorímetro. Con los electrodos en contacto, el calor fluía libremente desde el calorímetro, al igual que una corriente eléctrica. Luego, los investigadores separaron lentamente los electrodos, de modo que solo las cadenas de los átomos de carbono los conectaron.


Las cadenas continuaron rasgándose o cayendo, una tras la otra, a lo largo de la separación, por lo que el equipo utilizó la cantidad de corriente eléctrica que fluía a través de los electrodos para deducir cuántas moléculas quedaron. 


Al permanecer una sola molécula entre los electrodos, el equipo logró mantener los electrodos en esa separación hasta que se separó por sí solo, causando un aumento repentino y minúsculo de la temperatura del calorímetro, y a partir de ese aumento de temperatura, el equipo descubrió cuánto calor había estado fluyendo a través de la cadena de carbono de una sola molécula.


Llevaron a cabo experimentos de flujo de calor con cadenas de carbono de dos a 10 átomos de longitud, pero la longitud de la cadena no pareció afectar la velocidad a la que el calor se movía a través de ella. La tasa de transferencia de calor fue de aproximadamente 20 picowatts (20 billones de vatios) por grado Celsius de diferencia entre el calorímetro y el electrodo mantenido a temperatura ambiente.


En teoría se sugiere que la facilidad de movimiento del calor en la nanoescala se mantiene incluso a medida que las cadenas moleculares se vuelven mucho más largas, de 100 nanómetros de longitud o más, aproximadamente 100 veces la longitud de la cadena de 10 átomos probada en este estudio. 


Mientras los especialistas siguen investigando si esto es cierto o no, en Nextcity Labs seguimos de cerca las noticias al respecto.