Rectificadores de una sola molécula

La Ley de Moore ha sido cierta respecto al aumento del número de transistores y de la potencia de cálculo a la vez que la reducción de los precios. No obstante, está empezando a alcanzar sus límites, en gran medida a causa de las limitaciones impuestas por la electrónica basada en silicio. Entre las soluciones más prometedoras se encuentra la electrónica molecular, que utiliza moléculas aisladas como rectificadores. Los nanomateriales a base de carbono están al frente de las tecnologías emergentes de procesamiento de la información. El proyecto «Carbon-based nanoelectronics» (CARBOTRON), financiado por la Unión Europea, utilizó la modelización multiescala con el fin de investigar las características, un requisito previo a la explotación.

El equipo estudió la rectificación en la nanoescala en electrónica molecular, que es la base de nuevos sistemas de computación. Se identificó un nuevo mecanismo para la espintrónica a base de carbono o la electrónica de transporte de espín, dispositivos que utilizan el espín electrónico (o, más en general, el espín nuclear) en lugar de la carga o conjuntamente con ella. Los hallazgos dieron lugar a tres publicaciones en revistas científicas sometidas a revisión.

Experimentos teóricos adicionales con materiales a base de carbono incluyeron un estudio sobre el nanobambú de carbono. Se trata de una estructura única hecha de nanotubos de carbono de distintos diámetros y ángulos quirales, como piezas aleatorias alargadas de bambú desarrolladas dentro de nanotubos de carbono de diámetro mayor. La modelización apuntó a un mecanismo para determinar la estructura estable.

Finalmente, los investigadores utilizaron métodos de muchos cuerpos para mostrar que los valores predichos de banda prohibida medida en moléculas de carbono 1D concuerdan con los valores experimentales publicados.

El proyecto CARBOTRON fue más allá del alcance original con el estudio de otros materiales de baja dimensión parecidos a los de los objetivos iniciales. Entre ellos se encuentran el siliceno, que es el equivalente al grafeno en silicio, el siliceno hidrogenado o silicano, y el equivalente al siliceno en germanio, llamado germanano. El trabajo de modelización demostró la enorme utilidad de estos materiales en electrónica a nanoescala gracias a sus propiedades físicas excelentes. Se publicaron siete artículos más sobre estos temas.

En conjunto, los científicos publicaron catorce artículos en revistas sometidas a revisión muy bien valoradas y varios de ellos han sido citados muchas veces desde su publicación. CARBOTRON ha colocado una parte muy importante de los cimientos de los futuros sistemas de computación, con la demostración de las posibilidades de la electrónica molecular para superar las limitaciones de la Ley de Moore.