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'Origami' de ADN podría ayudar a construir chips de ordenadores más rápidos y más baratos

Los fabricantes de productos electrónicos intentan conseguir constantemente maneras de hacer chips de computadoras más baratas y más rápido, a menudo, mediante la reducción de los costes de producción o mediante la disminución del tamaño de los componentes. Ahora, los investigadores informan que el ADN, el material genético de la vida, podría ayudar a lograr este objetivo cuando se forma en maneras específicas a través de un proceso que recuerda el antiguo arte del plegado de papel, el 'origami'.
"Nos gustaría utilizar las capacidades y habilidades de autoplegarse en tamaño muy pequeño de los pares de bases de ADN y dirigirlas a hacer estructuras nanométricas que puedan emplearse en la electrónica", explica Adam T. Woolley, de la 'Brigham Young University', en Estados Unidos, que presentará sus trabajos en la 251 Reunión Nacional y Exposición de la Sociedad Americana de Química, que se celebra hasta el jueves.
Este experto detalla que las características más pequeñas en los chips producidos actualmente por los fabricantes de electrónica son de 14 nanómetros de ancho, lo que es más de diez veces superior que el diámetro de de una sola cadena de ADN, lo que significa que este material genético podría ser la base para los chips de menor escala.
"Sin embargo, el problema es que el ADN no conduce muy bien la electricidad -subraya--. Por eso, utilizamos el ADN como un andamio y luego montamos otros materiales sobre el ADN para formar la electrónica". Para diseñar chips de ordenador cuya función sea similar a los que se producen en serie en Silicon Valley, Woolley, en colaboración con Robert C. Davis y John N. Harb, de la 'Brigham Young University', está avanzando sobre trabajos previos de otros grupos sobre origami de ADN y nanofabricación ADN.
La forma más familiar de ADN es una hélice doble, que consta de dos cadenas simples de ADN. Bases complementarias en cada hebras se emparejan hasta conectar las dos cadenas, al igual que peldaños de una escalera de caracol. Pero para crear una estructura de origami de ADN, los investigadores comenzaron con una larga sola hebra de ADN que es flexible como un cordón de zapato.
Los científicos luego la mezclan con muchas otras hebras cortas de ADN --conocidas como "grapas"-- que utilizan pares de bases para reunir y entrecruzar múltiples segmentos, específicamente de la hebra larga para generar una forma deseada.
Sin embargo, el equipo de Woolley no se contenta con simplemente replicar las formas planas que se utilizan normalmente en los circuitos tradicionales bidimensionales. "Con dos dimensiones, se limita la densidad de componentes que se pueden colocar en un chip --explica Woolley--. Si se puede acceder a la tercera dimensión, se puede empaquetar en una muchos más componentes", añade.
Kenneth Lee, estudiante que trabaja con Woolley, ha construido una estructura de origami de ADN en forma de tubo 3-D que se pega como una chimenea a partir de sustratos como el silicio, formando la capa inferior de su chip. Lee ha estado experimentando con la fijación de hebras cortas de ADN adicionales para sujetar otros componentes, como partículas de oro de tamaño nanométrico en sitios específicos en el interior del tubo.
El objetivo final de los investigadores es colocar dichos tubos, y otras estructuras origami de ADN, en sitios particulares en el sustrato. El equipo también quiere las nanopartículas de oro con las estructuras de los nanocables semiconductores para formar un circuito.
En esencia, las estructuras de ADN sirven como vigas sobre las que construir un circuito integrado. Lee está probando actualmente las características del ADN tubular y planea unir componentes adicionales dentro del tubo, con el objetivo final de formar un semiconductor.
Woolley señala que una instalación convencional de fabricación de chips cuesta más de mil millones de dólares, en parte porque el equipo necesario para lograr las dimensiones minúsculas de los componentes del chip es caro y debido a que el proceso de fabricación de múltiples etapas requiere cientos de instrumentos.
Por el contrario, una instalación que aprovecha habilidad del ADN para el auto-ensamblaje probablemente implicará mucha menor financiación inicial, según sus cálculos. "La naturaleza trabaja a gran escala y es realmente buena en el montaje de las cosas de forma fiable y eficiente -destaca--. Si eso se pudiera aplicar a la fabricación de circuitos para ordenadores, habría un potencial gran ahorro de costes".