ADN para las computadoras del futuro

El alambre, hecho de cuatro cadenas de ADN, puede ser parte del circuito eléctrico auto-ensamblante destinado a computadoras diminutas y poderosas.

Un alambre de funcionamiento eléctrico experimental hecho de ADN, producido por un equipo liderado por científicos israelíes, puede convertirse en un gran avance hacia la construcción de la próxima generación de computadoras.

Desde hace tiempo, los circuitos eléctricos compuestos de moléculas son una gran esperanza para la miniaturización de computadoras. El principal obstáculo para su desarrollo fue encontrar el alambre correcto. El ADN es el candidato líder, porque puede auto-ensamblarse dentro de las formas complejas que puede tener un circuito diminuto. Pero, nadie, hasta ahora, fue capaz de hacer que el ADN sea conductor de electricidad.

Construido durante años de investigación, los científicos se las arreglaron para hacerlo, por primera vez, transmitiendo una carga, a lo largo de la longitud de una molécula de ADN, especial de cuatro cadenas. Los científicos dicen que los hallazgos, publicados en la revista Nature Nanotechnology pueden llevar a la producción de chips de computadora más pequeños, mejores y más baratos, tal vez en pocos años.

“Esta investigación allana el camino para la implementación de circuitos programables, en base a ADN para electrónica molecular, lo que significa que, en el futuro, podamos tener una nueva generación de circuitos de computación más sofisticados, más baratos y simples de hacer”, dijo el Prof. Danny Porath, Profesor del Etta y Paul Schankerman de Biomedicina Molecular en la Universidad Hebrea de Jerusalén, quien lideró el estudio junto con el Prof. Alexander Kotlyar, bioquímico molecular de la Universidad de Tel Aviv.

Los otros autores del estudio provienen de instituciones de Italia, España, Chipre, Dinamarca y EEUU, incluyendo la Universidad de Columbia.

La opción atómica

La miniaturización es una medida de progreso en Ingeniería en Computación, y las computadoras se hicieron, de modo sistematico, más pequeñas. Una computadora con la memoria de una laptop promedio era del tamaño de una cancha de tenis en los años setenta. Hoy, pueden estar, como relleno, dentro de dispositivos como teléfonos inteligentes y marcapasos.

La microelectrónica merece el crédito de ese progreso pero, durante años, expertos de la industria advirtieron que, el enfoque “superior” del campo- que involucra a los componentes informáticos desde materiales más grandes- no puede llevar a las computadoras mucho más abajo en el camino a la miniaturización. En particular, al reducir la distancia entre los transistores, los componentes que hacen el “cerebro” de las computadoras, se convirtió en cada vez más difícil y costoso.

Para continuar haciendo computadoras más pequeñas, los científicos intentan obtener componentes de auto-ensamblado, desde “abajo hacia arriba”; átomo por átomo. Dado que las moléculas son las combinaciones estables más pequeñas de los átomos, la electrónica molecular sería la última realización de ese objetivo. El problema es que desde los años noventa, los científicos quedaron perplejos sobre cómo usar las moléculas como alambre.

Durante los últimos 15 años, Porath y Kotlyar buscaron la solución. En el estudio, junto a sus co-autores, informaron que encontraron lo que buscaban. Los científicos mostraron que el ADN de cuatro cadenas puede conducir más de 100 picoamperes de electricidad a más de 100 nanometros, 10 veces mayor que lo logró bajo condiciones menos rigurosas. Gideon Livshits, estudiante de doctorado del laboratorio de Porath, desarrolló una innovadora configuración experimental para medir los resultados en un modo replicable, en condiciones similares a las del interior de una computadora.

Los resultados proveen la prueba inicial que, la molécula de base de ADN, puede servir como alambre. A pesar que deberá demostrarse, los científicos confían que, el ADN de cuatro cadenas, puede hacerse para auto- ensamblarse, del mismo modo que el tipo doble hélice. Predicen que, dentro de pocos años, serán capaces de producir circuitos moleculares con alambre de ADN.

“Somos los primeros en transportar corriente, de manera controlable, en largas moléculas individuales que pueden auto-ensamblarse”, dijo Porath. “Continuamos con nuestra investigación con el objetivo de implementar un circuito eléctrico programable”. Ese circuito podría permitir que transistores y diodos, que pueden ser hechos de otros tipos de moléculas, sean empaquetados juntos de manera más apretada. Como resultado, el circuito sería más rápido y eficiente. Algunos esperan que los circuitos moleculares realicen un procesamiento más rico, más similar al modo en que piensa el cerebro que con la simple lógica binaria realizada por microprocesadores de silicona.

A este fin, los científicos están trabajando para mejorar su alambre de ADN. Basados en un modelo teórico, que testearon en el estudio, piensan que la electricidad se mueve a través del alambre saltando de segmento en segmento, y esperan mejorar la conductividad al intensificar este mecanismo. Además están trabajando para hacer que el alambre se auto-ensamble.