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Nanotecnología informática y cerebro humano

Enviado por Fernando Acero en Sáb, 23/02/2013 - 2:55pm
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Por Fernando Acero
El desarrollo en 1981 del microscopio electrónico de efecto túnel por los Investigadores de IBM en Zurich, hizo ganar a sus inventores, Gerd Binnig y Heinrich Rohrer, el Premio Nobel de Física en 1986, pero nunca sospecharon lo que seabriría detrás de su singular invento. Permitidme que os comente algo que me ha hecho cambiar mi percepción de la condición y la esencia humana, desde un punto de vista tan extraño y sorprendente como el de la mecánica cuántica, ya que tras ver un documental dedicado a la nanotecnología en el canal Odisea, llegué a una serie de conclusiones que han cambiado radicalmente mi visión del mundo y sobretodo, del ser humano y que es un buen argumento para un libro de ciencia-ficción, o quizás de ciencia, visto lo visto, y que ya he empezado a esbozar.
Comencemos hablando, a modo de introducción, del microscopio electrónico de efecto túnel. Este microscopio se basa en los efectos cuánticos de la materia y usa una punta cuyo extremo solamente tiene un átomo de grosor, para lograr una resoluciónlateral de 0,1 nanómetros y 0,01 solamente nanómetros en profundidad. Si pensamos que la nube electrónica de un átomo tiene un diámetro entre 0,5 angstrom a 5 angstrom, estamos hablando de diámetros de entre 0,05 y 0,5 nanómetros, es decir, que los átomos que forman la materia están dentro de capacidad de visión del microscopio de efecto túnel.
Cuando esa punta conductora, de solamente un átomo deespesor, es colocada a una distancia del orden de 0,4 y 0,7 nanómetros de la superficie a examinar y se aplica una pequeña corriente de polarización entre la punta y la superficie, los electrones del material a examinar pueden saltar a la punta mediante el efecto túnel. En mecánica cuántica, el efecto túnel es un fenómeno nanoscópico por el que una partícula "viola" los principios de la mecánicaclásica, penetrando en una barrera de potencial o de impedancia mayor que el que permite la energía cinética de la propia partícula...
La monitorización de esa corriente, más bien de la densidad local de estados (LDOS, por sus siglas en inglés) y su conversión a imágenes de forma sintética, nos permite visualizar la forma y la distribución de los átomos del material. Como se puede ver, elprincipio de funcionamiento del microscopio de efecto túnel es muy simple, la corriente de tunelización en la punta de prueba es función de la posición en los tres ejes de la punta sobre el material, del voltaje aplicado y de la densidad local de estados (LDOS), del material en esa posición de la punta. Como se puede pensar, al existir dos variables controlables, la de la posición de la punta y la de laintensidad de la corriente, el microscopio de efecto túnel, puede operar en dos modos, uno de altura constante y otro de corriente constante. En el primero es la corriente lo que se convierte a imágenes y en segundo, la posición de la aguja en relación con al material a explorar.
Sin embargo, el microscopio de efecto túnel, además de permitir ver los átomos, abrió otro campo muy interesante, el dela manipulación átomo a átomo de la materia para crear estructuras nanométricas. Acercando una determinada corriente y acercando la punta a una determinada distancia, es posible unir un único átomo del material a la punta y colocarlo en otra posición, tras moverlo y eliminar la corriente de polarización en la posición deseada. Era la primera vez que el ser humano era capaz de manipular la materiaa esa escala sub-nanométrica y de una forma relativamente sencilla.
En este punto comenzaba la parte del documental dedicado a la aplicación de la nanotecnología a la computación. Con esta fantástica herramienta que era el microscopio de efecto túnel, IBM se puso a trabajar en el diseño de los interruptores más pequeños del mundo en su centro T.J. Watson de Nueva York. Desde el año 1971, cada...