Ahora bien, ¿significa eso que los nanoprocesadores del futuro serán mil veces más pequeños que los microprocesadores del presente? Si las promesas de la nanotecnología son ciertas desde luego que sí, no sólo mil veces más pequeños, sino quizá un millón de veces más pequeños (¿tendremos que hablar entonces de picoprocesadores? "Pico" es un prefijo que quiere implica un millón de veces más pequeño que micro)

La nanotecnología es la ciencia que se ocupa de la creación de dispositivos, bien sea mecánicos, electrónicos, pero mayormente químicos, de tamaño moleculares, es decir en el rango de los nanómetros.

Así pues, los investigadores dentro de este campo buscan crear "máquinas" capaces de operar con moléculas individuales. Entre las "máquinas" que pretenden construir se encuentran, como no podía ser de otra manera, dispositivos capaces de realizar computación, es decir, ordenadores. Estamos hablando aquí de ordenadores "probeta", puesto que el procesador consistirá en un cristal molecular creado en un tubo de ensayo a partir de una reacción química y no algo penosamente dibujado e impreso sobre una oblea de silicio (que técnicamente es también un cristal, aunque de naturaleza diferente).

Los más avanzados microprocesadores actuales (al estilo Pentium y similares) contienen entre 10 y 50 millones de transistores que actúan como puertas lógicas, realizando las operaciones AND (Y), OR (O), NOT (NO), o XOR (O EXCLUSIVO), entre otras. Si se pudiesen crear puertas lógicas de tamaño molecular se podría empaquetar en el mismo espacio de un Pentium actual la friolera cantidad de 100.000.000.000.000.000.000.000 puertas o transistores, es decir, mil billones de veces más transistores que cualquier procesador actual, y es bien sabido que cuanto mayor es el número de transistores dentro del procesador mayor capacidad de proceso tiene éste.

Con esta promesa en perspectiva no es de extrañar que exista una enorme expectativa con las investigaciones en torno a esta área, pues la ganancia teórica (aumentar la capacidad de proceso mil billones de veces) es absolutamente mareante y han sido unos

investigadores de los laboratorios de Hewlett-Packard en colaboración con investigadores de la Universidad de California en Los Angeles los que han conseguido crear las primeras puertas lógicas de tamaño molecular, lo que supone un enorme paso adelante en la construcción de un nanoprocesador.

Las moléculas empleadas se conocen con el nombre de rotaxanos, son moléculas orgánicas, es decir, su "esqueleto" está formado por átomos de carbono cuya forma tridimensional se asemeja a las pesas de los deportistas unidas por una barra con anillos (ver la Figura 1 para un esquema idealizado de un rotaxano y las Figuras 2 y 3 para un ejemplo de unos de ellos más realista).

Estas moléculas tienen unas propiedades eléctricas muy interesantes y dependiendo de la posición en la que se encuentren colocados los anillos se comportan de manera diferente cuando se les aplica una corriente eléctrica, de tal manera que pueden estar en la posición abierta o en la posición cerrada. Se puede utilizar una corriente eléctrica para "leer" en qué estado se encuentran los anillos, ya que la intensidad de la corriente se ve afectada de diferente manera si los rotaxanos están abiertos o cerrados. El paso de cerrado a abierto se produce cuando se aplica la corriente con un determinado voltaje. Pero aún hay más, y es que pueden adoptar una tercera forma, también llamada abierta, en la que se realiza, además, una reacción química oxidativa a la vez que se aplica la corriente para abrir la molécula. El comportamiento eléctrico es diferente en los tres estados, lo que da lugar a una molécula extraordinariamente versátil, para ser utilizada como elemento de una puerta lógica.

Cuando se pasa de cerrada a abierta utilizando solamente una corriente eléctrica se puede volver a cerrar la molécula, con lo que el proceso es reversible, de tal manera que los dispositivos creados con esta tecnología son reversibles. Por el contrario, cuando se "abre" la molécula a la vez que se la oxida, no es posible volver a cerrarla y queda en este estado de manera permanente. Esto puede servir para reconfigurar un ordenador creado con estos dispositivos, de tal manera que si se quiere anular una determinada línea de comunicación que se ha comprobado es errónea se puede abrir la molécula que conecta esta línea de manera irreversible. Esta propiedad es particularmente interesante cuando se trata de construir un ordenador basado en una arquitectura Teramac.

Los rotaxanos pueden ser configurados de maneras diferentes y han sido utilizados no sólo como elementos de computación sino también formando parte de nanomotores (ver Figuras 4 y 5).