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NANOELECTRÓNICA
La nanoelectrónica (también conocida como nano electrónica) se refiere al uso de la nanotecnología encomponentes electrónicos, especialmente en transistores. Aunque el término nanotecnología se usanormalmente para definir la tecnología de menos de 100 nm de tamaño, la nanoelectrónica se refiere, amenudo, a transistores de tamaño tan reducido que se necesita un estudio más exhaustivo de lasinteracciones interatómicas y de las propiedades mecánico-quánticas. Es por ello que transistoresactuales (como por ejemplo CMOS90 de TSMC o los procesadores Pentium 4 de Intel), no son listadosen esta categoría, a pesar de contar con un tamaño menor que 90 o 65 nm. A los dispositivosnanelectrónicos se les considera una tecnología disruptiva ya que los ejemplos actuales sonsustancialmente diferentes que los transistores tradicionales. Entre ellos, cabe destacar la electrónicade semiconductores de moléculas híbridas, nanotubos / nanohilos de una dimensión o la electrónicamolecular avanzada. El sub-voltaje y la nanoelectrónica de sub-voltaje profundo son camposespecíficos e importantes de I+D (Investigación y Desarrollo), y la aparición de nuevos circuitosintegrados operando a un nivel Al comenzar el siglo XXI, la tecnología de la microelectrónica se acercaa la frontera de los 100 nanómetros. Por debajo de los 100 nanómetros se hacen evidentes losfenómenos cuánticos que determinan que los modelos para explicar el comportamiento de losdispositivos electrónicos tengan que basarse en las leyes de la Mecánica Cuántica en lugar de losmodelos de la Física Clásica utilizados en la Microelectrónica; esto, conjuntamente con otras razonesde tipo tecnológico y económico, lleva al surgimiento de una nueva etapa en el desarrollo de laElectrónica basada en la Nanoelectrónica, la que se espera pasará a ocupar el papel protagónico en lafabricación de computadoras y en otras aplicaciones en la próxima década. Hacia el 2020aproximadamente, la microelectrónica deberá ser reemplazada, en lo fundamental, por lananoelectrónica para garantizar el desarrollo de los circuitos y los sistemas electrónicos.
NANOELECTRÓNICA
Rama de la electrónica referente a los circuitos
electrónicos en miniatura integrados en chips
semiconductores, cuyo elemento de base es el transistor.
FUTURO DE LA NANOELECTRÓNICA
En pocos años la microelectrónica se verá remplazada, paulatinamente, por la nanoelectrónica. Esto es debido a que las nuevas
aplicaciones requieren circuitos integrados cada vez con más funciones y, al mismo tiempo, de tamaño más pequeño. Esto hace
pensar solamente en la evolución de las aplicaciones y las dimensiones de las computadoras, la telefonía celular entre otras. La
obtención del genoma humano, lo que hace que se trabaje dentro de la medicina en escalas de nanómetros, unido a los avances
de la Informática son, entre otros, los grandes impulsores para el trabajo en nanoelectrónica.
Entre los más importantes avances científicos y tecnológicos que han permitido el surgimiento de la nanoelectrónica, se pueden
señalar la invención del microscopio de efecto túnel (STM) en 1981 y la puesta a punto, en esos años, de tecnologías como la
epitaxia de haces moleculares (MBE) y la fotolitografía de haces de electrones lo que posibilitó la obtención de capas cuasi-
monoatómicas de diferentes materiales semiconductores y delimitar estructuras nanométricas.
AVANCES DE LA NANOELECTRÓNICA
Para algunos el tema tal vez sea nuevo, pero en realidad la Nanotecnología recién entro en desarrollo a mediados del siglo XX.
La nanotecnología viene de dos palabras: “nano”, que hacer referencia a la milésima parte de una micra, que es la milésima
parte de un milímetro. El espesor humano es de unas 60 a 120 micras.
Tecnología, todo lo relacionado con los productos e inventos utilizados para la necesidad de la humanidad. La Nanoelectrónica,
hace referencia al estudio y desarrollo de componentes electrónicos a nano-escala (átomos). Se sabe que los semiconductores
utilizados en la electrónica son susceptibles a sufrir algún daño o destruirse bajo determinadas circunstancias, por lo que la nano-
electrónica supone reparar estos errores, iniciando una nueva construcción de circuitos desde sus raíces (átomos), modificándolo
para hacer mejores productos. También permite el avance en la miniaturización de aparatos electrónicos, que son de basta
utilidad en muchos campos de la ciencia e investigación; por nombrar algunos tenemos: Robots espías, robots en las células
humanas que permiten el estudio de muchas enfermedades y la forma eficaz de administrar medicamentos, transistores y
componentes electrónicos a nano escala, incluido los circuitos, cables y tubos
EN LA MEDICINA: LA NANOMEDICINA
EN LOS DEPORTES
EN LA INFORMÁTICA
Uno de los avances de la nano-electrónica en la biología,
son los sensores electrónicos, que son herramientas tipo
robots que se implantan en la sangre, con el objetivo del
estudio de las células sin destruirlas y poder aprender e
investigar más sobre ello, que se podría detectar
enfermedades precoces y proporcionar nuevos mecanismos
de reparación.
La sangre tiene alrededor de 10 micrómetros cuadrados, en la
cual pueden colocarse cientos de transistores en el interior de
una célula.
Se espera para el año 2020 se pueda introducir 2.500
transistores en una célula viva, que es el equivalente a los
procesadores de primera generación.
Los chips de sillico se pueden introducir en las células de
diferentes maneras, como por ejemplo: mediante lipofección,
fagocitosis o microyección y una vez dentro se pueden utilizar
como sensores intracelulares.
Los científicos desarrollan nuevas pantallas,
utilizando nanotubos de carbono, se han realizado
prototipos de 15 pulgadas. Se espera construir
pantallas grandes con una mayor calidad de imagen
y durabilidad, disminuyendo a la vez los costos.
La tecnología de la pantalla nano-emisiva (NED), se
basa en hacer crecer los nanotubos de carbono
directamente sobre un vidrio, lo que da lugar a un
buen diseño energético, lo que produce un mejor
brillo, excelente uniformidad y pureza de colores.
Esta tecnología de nanotubos reemplaza otras
fuentes convencionales de luz, como en el caso de
los LED (light emitting diodes) para iluminar
imágenes en pantalla.
El caso de los nanotubos, la tecnología se denomina
FED (Field Emisión Display).
Estos televisores son muy similares a las clásicas
pantallas CTR, lo que lo diferencia significativamente son
los tubos. Mientras la pantalla de tipo CRT utiliza tubos
grandes y un haz de electrones influye sobre el fósforo
produciendo luminiscencia.
Los FED utiliza pequeñísimos nanotubos que emiten
electrones sobre la pantalla fluorescente que iluminan la
imagen. Estos tubos catoditos están dispuestos en una
superficie a pocos milímetros de la pantalla. Además los
nanotubos son mejores conductores de electricidad que
los metales, son más resistentes que el acero y pueden
emitir luz.
El efecto visual de las imágenes son mejores que los del
tipo CRT pero con la finura de una pantalla LCD.
Un laser es un dispositivo que utiliza los efectos de la mecánica
cuántica, la emisión inducida o estimulada, para generar un haz
de luz coherente de un medio adecuado y con el tamaño, la
forma y la pureza controlados.
Los principales componentes de un laser son:
• Un medio activo para la formación del laser
• Energía bombeada para el laser
• Espejo reflectante al 100%
• Espejo reflectante al 99%
• Emisión del rayo laser
El principio de funcionamiento de un laser es sencillo, la energía
bombeada al laser excita los electrones de un material
ópticamente activo y provoca el movimiento de estos electrones
entre la banda de valencia y la banda de conducción, emitiendo
de forma simultanea de fotones. Estos fotones son reflejados por
el espejo reflectante al 100% e impactan de nuevo sobre el
material óptico estimulando de nuevo la emisión de mas fotones.
En los materiales no nano-estructurados, las bandas de
valencia y conducción constituyen un continuo siendo, el
abanico de niveles de energía disponibles para el movimiento
de los electrones entre dichas bandas muy numeroso.
Esto da lugar a un amplio número de longitudes de onda de
emisión. Los láseres de punto cuántico son un tipo
revolucionario de láseres que son significativamente superiores
en prestaciones a los láseres de semiconductores clásicos en
aspectos tales como la operación independiente de la
temperatura, el bajo consumo energético, la transmisión a larga
distancia y rápidas velocidades.
Confinando las dimensiones de un semiconductor en tres
dimensiones para formar un láser de punto cuántico se
consigue restringir las longitudes de onda de emisión de forma
más estrecha de lo que se puede conseguir en los láseres
convencionales. De esta forma la longitud de onda es
determinada por el tamaño del cristal y se puede
consiguientemente crear láseres a medida. Las aplicaciones de
estos láseres incluyen, entre otras, los lectores de CD, lectores
de códigos de barras e impresoras láser.
Se ha fabricado un nano-radio usando tecnología de nanotubos,
que es mucho más pequeña que un grano de arena. Científicos
de la universidad de Illinois armaron un diminuto receptor
radiofónico con nanotubos, que son átomos de carbono en fila.
Aún cuando esta radio solo puede captar una estación, su
fabricación constituye un gran paso para la fabricación de otros
aparatos minúsculos y mucho más avanzados.
Las radios están formadas por dos amplificadores de frecuencia
radiofónica y un mezclador de frecuencia, todos ellos fabricados
con materiales de nanotubos. Los audífonos, que son de tamaño
normal, se aplican directamente a un transistor hecho también
con nanotubos y el cual usa una antena también de tamaño
normal. En una de las pruebas los ingenieros de la Universidad
de Illinois captaron un informe de tráfico de la ciudad de Baltimore
(Maryland).
Según indicó John Rogers, un profesor de materiales científicos y
de ingeniería de la Universidad de Illinois, el objetivo no era en sí
fabricar un receptor de radio, sino desarrollar esos nanotubos
para que actúen como semiconductores.
Se sabe que el grafeno es un semiconductor 200 veces más duro que el
acero, es flexible y altamente conductor y lo convierte en material superior al
Oro y al Silicio para determinadas circunstancias.
El estudio de este material a dado grande avances, se planea ya construir
nano-cables muchos más pequeños que los ya existente como el del Silicio,
que se utilizan como semiconductores de electricidad, el grafeno tiene un
costo de fabricación bajo y fácilmente podría sustituir al Silicio u otros
disponibles en el mercado.
El avance de semiconductores de grafeno seria un gran avance en la
fabricación de celdas solares, por ejemplo la ventana se podría utilizar como
panel solar y a la vez como una pantalla de televisor, o u dispositivo móvil se
podría convertir en una esfera para colocarse como pulsera de reloj, esto es
gracias a la flexibilidad del grafeno. Sin lugar a dudas el potencial de
aplicaciones es enorme respecto al Grafeno.
La nano-electrónica promete ayudar a crear CPUS más
potentes que los que puedan fabricarse con técnicas de
fabricación de circuitos integrados convencionales.
Actualmente se están investigando una seria de
posibilidades incluyendo nuevas formas de nano-litografía,
así como el uso de nano-materiales tales como nano-hilos o
pequeñas moléculas, en lugar de los tradicionales
componentes de tecnología CMOS.
Los transistores de efecto campo han hecho uso de ambos,
semiconductores de nanotubos de carbón y
semiconductores de nano-hilos heteroestructurados.
http://www.ecured.cu/index.php/Nanoelectr%C3/B3nica
http://www.academia.edu/6189262/Avances_de_la_Nanoelectr%C3%B3nica
http://francisthemulenews.wordpress.com/2009/03/08/para-que-sirve-una-radio-de-nanotubos-de-
carbono/
http://noticiasdelaciencia.com/not/6098/celulas_solares_flexibles_de_nanocables_y_grafeno/
http://modulo16.wordpress.com/2012/10/04/grafeno-el-material-del-futuro/
http://www.neoteo.com/nanoelectronica-dentro-de-celulas-vivas/
http://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/17035979/Avances-en-la-Nanotecnologia.html
