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Circuitos nanotecnológicos de grafeno para comunicaciones inalámbricas
Investigadores de IBM han anunciado que han alcanzado un hito en la creación de un componente esencial para el futuro de los dispositivos inalámbricos. En un artículo publicado en la revista Science, investigadores de IBM anunciaron el primer circuito integrado fabricado a partir de grafeno, y demostraron una frecuencia de funcionamiento de un mezclador de banda ancha en las frecuencias de hasta 10 gigahercios (10 mil millones de ciclos por segundo).
Diseñados para las comunicaciones inalámbricas, estos circuitos integrados basados en grafeno podrían mejorar los dispositivos inalámbricos actuales y apuntan a la posibilidad de un nuevo conjunto de aplicaciones. En las frecuencias convencionales de hoy en día, las señales del teléfono celular y el transceptor se puede mejorar, permitiendo potencialmente a los teléfonos trabajar donde no pueden hoy en día, mientras que, a frecuencias mucho más altas, los militares y el personal médico podrían ver armas ocultas o imágenes médicas sin los peligros de la radiación de los rayos-X.
El grafeno es el material electrónico más delgado, consiste en una sola capa de átomos de carbono empaquetado en una estructura de nido de abeja, posee excelentes propiedades eléctricas, ópticas, mecánicas y térmicas que podrían hacer que sean menos costosos y con menos consumo de energía los dispositivos electrónicos portátiles como los teléfonos inteligentes.
A pesar de los importantes avances científicos en la comprensión de este nuevo material y la demostración de los dispositivos de alto rendimiento basados en el grafeno, el desafío de los transistores de grafeno es integrarlos con otros componentes en un solo chip, lo que no se había logrado hasta ahora, debido principalmente a una mala adherencia del grafeno con metales y óxidos y la falta de sistemas de fabricación fiables para producir dispositivos y circuitos reproducibles.
Este nuevo circuito integrado, que consiste en un transistor de grafeno y un par de bobinas compactas integradas en una oblea de carburo de silicio (SiC), supera los obstáculos de diseño mediante el desarrollo de procedimientos de fabricación de obleas que mantienen la calidad del grafeno y al mismo tiempo, permiten su integración con otros componentes en un circuito complejo.
«Hace sólo unos días IBM conmemoró su 100 aniversario, nuestros científicos han logrado un hito en la nanotecnología, que sigue la empresa centenaria con su liderazgo en innovación y tecnología», dijo TC Chen, vicepresidente de Ciencia y Tecnología de IBM Research. «Este avance en la investigación tiene el potencial de un aumento en el rendimiento de los dispositivos de comunicación que permitan a las personas interactuar con mayor eficiencia». El avance es también un hito importante para la electrónica de carbono para aplicaciones de radiofrecuencias (CERA), financiado por DARPA.
Diseñado para las comunicaciones inalámbricas, estos circuitos integrados basados en grafeno podrían mejorar los dispositivos inalámbricos actuales y apuntan a la posibilidad de un nuevo conjunto de aplicaciones. En las frecuencias convencionales de hoy en día, las señales del teléfono celular y el transceptor se puede mejorar, permitiendo potencialmente a los teléfonos trabajar donde no pueden hoy en día, mientras que, a frecuencias mucho más altas, los militares y el personal médico podrían ver armas ocultas o imágenes médicas sin los peligros de la radiación de rayos-X.
¿Cómo funciona?
En la demostración, el grafeno es sintetizado por tratamiento térmico de obleas de carburo de silicio para formar capas de grafeno uniforme en la superficie del carburo de silicio. La fabricación de los circuitos de grafeno consta de cuatro capas de metal y dos capas de óxido.
El circuito funciona como un mezclador de frecuencia de banda ancha, que produce señales de salida con frecuencias mixtas (suma y diferencia) de las señales de entrada. Los mezcladores son componentes fundamentales de muchos sistemas de comunicación electrónica. Una frecuencia de muestreo de hasta 10 GHz y estabilidad térmica excelente de hasta 125 °C se ha mostrado en el circuito integrado de grafeno.
El esquema de fabricación desarrollado también se puede aplicar a otros tipos de materiales de grafeno, incluidos vapores químicos depositados (ECV) películas de grafeno sintetizado en películas de metal, y también son compatibles con la litografía óptica para reducir el coste y el rendimiento. Anteriormente, el equipo ha elaboardo transistores de grafeno con frecuencia de corte de hasta 100 GHz y 155 GHz para grafeno epitaxial y ECV, de una longitud de puerta de 240 nm y 40 nm, respectivamente.
La nanotecnología y el liderazgo de IBM
En los 100 años de historia de la compañía, IBM ha invertido en investigación científica para dar forma al futuro de la informática. Este anuncio es una demostración de los resultados obtenido por los científicos líderes a nivel mundial de IBM y la inversión continua de la empresa y se centran en la investigación exploratoria.
La nanotecnología es una tecnología que se espera que de lugar a avances en varios campos. Estos incluyen materiales funcionales avanzados, sensores, herramientas, asistencia sanitaria, bioanálisis, purificación del agua, tecnología de la energía, y más. Los científicos de IBM aplican su experiencia en nanociencia a problemas fuera de la nanoelectrónica y ayudan a abordar algunos de los mayores desafíos de nuestro tiempo, como el uso más eficiente de la energía solar, y nuevas formas de purificación o desalinización de agua.
IBM también ha abierto recientemente Binnig and Rohrer Nanotechnology Center una instalación para la investigación a nanoescala abierto recientemente en el campus de IBM Research – Zurich (Suiza). El edificio es la pieza central de una asociación estratégica de 10 años en la nanociencia entre IBM y ETH Zurich, una de las principales universidades técnicas de Europa, donde los científicos investigarán nuevas estructuras a nanoescala y dispositivos para avanzar en la energía y las tecnologías de la información.
Fuente: IBM Research (2011, June 11). Nanotechnology circuits for wireless devices: First wafer-scale graphene integrated circuit smaller than a pinhead.
Puertas lógicas que hacen más fácil la computación con ADN
Los ordenadores fabricados a partir del ADN se beneficiarán de un gran avance en el diseño, que les ayudará a realizar cálculos complejos, y también podría dar lugar a sensores biológicos para detectar enfermedades.
Hasta ahora, los ordenadores de ADN – que utilizan cadenas de moléculas de ADN para almacenar datos y procesarlos – se construyen básicamente de forma manual, sus diseñadores eligen las estructuras de ADN exactas necesarias para los circuitos lógicos precisos para el cálculo. Ahora, Lulu Qian y Winfree Erik en el Instituto de Tecnología de California en Pasadena (EE.UU.) han desarrollado nuevas puertas lógicas «see-saw» que permiten automatizar el proceso, por lo que es posible construir circuitos mucho más grandes.
Los investigadores utilizaron estas puertas para construir un circuito que calcula la raíz cuadrada de 0, 1, 4 y 9. Se compone de 130 cadenas de ADN, la mayor construida en un tubo de ensayo. «Esto en sí mismo no es el logro – sino que es una especie de confirmación de los principios en que nuestros diseños se basan», indica Winfree. «Si se puede conseguir un circuito para hacer algo tan arbitrario y ajeno a la química como calcular la raíz cuadrada, a continuación, probablemente se podrán conseguir circuitos de ADN para hacer cualquier cosa.»
Fuera de la edad del código máquina
Su enfoque imita el desarrollo de los ordenadores convencionales basados en el silicio, que fueron programadas originalmente en código máquina, un conjunto de bajo nivel de instrucciones tan detalladas que es casi imposible de leer para los seres humanos. Los ingenieros de software utilizan modernos lenguajes de programación de alto nivel de y la ejecución a través de un software llamado compilador, que convierte los comandos en instrucciones de nivel adecuado a la electrónica de la computadora. Los programadores de ADN será ahora capaz de hacer lo mismo, con el diseño de sus circuitos en lógica de alto nivel sin tener que preocuparse acerca de las moléculas subyacentes. «Básicamente tenemos un compilador rudimentaria para los circuitos moleculares», dice Winfree.
Qian y Winfree afirman que sus puertas «see-saw» (sube y baja) fueron la clave para el desarrollo de su compilador. Actúan como interruptores, convirtiendo una señal de ADN a otra; un par puede realizar las operaciones lógicas Y (and) u O (or). La combinación de estas operaciones de una manera particular, conocida como la lógica de «dual rail» (rail dual), permite calcular efectivamente cualquier cosa con un circuito de ADN.
Hay algunas limitaciones, las señales no pueden viajar hacia atrás a lo largo del circuito, por lo que es imposible crear una memoria para almacenar valores. Winfree dice que debido a esta y otras limitaciones, muachos circuitos ADN seguirán por ahor siendo construidos «a mano».
«En cierto sentido, están abriendo la puerta a la materia programable 
«, Dice Martyn Amos , un experto en computación con ADN en el Manchester Metropolitan University (Reino Unido). Afirma que los ordenadores de ADN basados en el nuevo método es poco probable que sean rivales frente a sus homólogos de silicio, pero podrían ser mucho mejores en el análisis de materiales biológicos. «Usted puede imaginarse el introducir una muestra en un tubo, agitar y dejarlo reposar por unas horas. Eso es preferible que el envío a un laboratorio y pegarla en una máquina. »
Fuente: Sience , DOI: 10.1126/science.1200520
Físicos descubren fenómeno que podría aumentar la velocidad de reloj en informática
En la década de 1980 y 90, la competencia en la industria informática se centraba en la velocidad «acerca del reloj» , de como muchos megahercios y gigahercios en última instancia, un chip puede presumir. Sin embargo, las velocidades de reloj se han detenido en su carrera desde hace casi 10 años: los chips que correr más rápido también corren más calientes, y con la tecnología existente, parece que no hay manera de aumentar la velocidad de reloj sin que los chips se sobrecalienten.
En una edición reciente de la revista Science, investigadores del MIT (EE.UU.) y sus colegas de la Universidad de Augsburg, en Alemania, informaron del descubrimiento de un nuevo fenómeno físico que podría producir transistores con capacitancias muy mejoradas – una medida de la tensión necesaria para mover una carga. Y que, a su vez, podrían conducir a la reactivación de la velocidad de reloj como medida de aumento de potencia de los ordenadores.
En los chips de las computadoras actuales, los transistores están hechos de semiconductores como el silicio. Cada transistor incluye un electrodo llamado puerta, aplicando un voltaje a la puerta hace que los electrones se acumulen debajo de ella. Los electrones constituyen un canal a través del cual una corriente eléctrica puede pasar, convirtiendo el semiconductor en un conductor.
La capacitancia mide la cantidad de carga que se acumula debajo de la puerta para un determinado voltaje. La potencia que consume un chip, y el calor que desprende, son aproximadamente proporcionales al cuadrado del voltaje de funcionamiento de la puerta. Así que bajar la tensión podría reducir drásticamente el calor, permitiendo la subida de la frecuencia de reloj.
El profesor de Física del MIT Raymond Ashoori y Lu Li, un becario postdoctoral y Pappalardo, en su laboratorio – junto con Christoph Richter, Paetel Stefan Kopp Thilo y Mannhart Jochen de la Universidad de Augsburg, investigaron el sistema físico inusual que resulta cuando el aluminato de lantano se deposita en la parte superior del titanato de estroncio. El aluminato de lantano, consiste en la alternancia de capas de óxido de lantano y óxido de aluminio. Las capas de lantano tienen una ligera carga positiva; las capas a base de aluminio, una carga negativa leve. El resultado es una serie de campos eléctricos que se suman en la misma dirección, creando un potencial eléctrico entre la parte superior e inferior del material.
Por lo general, tanto el aluminato de lantano y el titanato de estroncio son excelentes aislantes, lo que significa que no conducen la corriente eléctrica. Pero los físicos han especulado que si el aluminato de lantano es lo suficientemente grueso, su potencial eléctrico se incrementaría hasta el punto de que algunos electrones tendrían que pasar de la parte superior del material a la parte inferior, para evitar lo que se llama una «catástrofe de polarización.» El resultado es un canal conductor en la unión con el titanato de estroncio – muy parecida a la que se forma cuando un transistor se enciende. Así Ashoori y sus colaboradores decidieron medir la capacitancia entre el canal y un electrodo de puerta en la parte superior del aluminato de lantano.
Ellos se sorprendieron por lo que encontraron: aunque sus resultados fueron algo limitados por su aparato experimental, es posible que un cambio infinitesimal en el voltaje cause una gran cantidad de carga para entrar en el canal entre los dos materiales. «El canal puede aspirar carga – como un vacío», dice Ashoori. «Y opera a temperatura ambiente, que es lo que realmente nos sorprendió».
De hecho, la capacitancia del material es tan alta que los investigadores no creen que puede ser explicado por la física actual. «Hemos visto el mismo tipo de hechos en los semiconductores», afirma Ashoori, «pero era en una muestra muy pura, y el efecto fue muy pequeño. Todavía no es claro, Ashoori dice, por qué el efecto es tan grande «. Podría ser un nuevo efecto de la mecánica cuántica o alguna física esconocida del material»
Hay un inconveniente para el sistema, se han analizado: mientras que una gran cantidad de carga se moverá en el canal entre los materiales con un ligero cambio en el voltaje, se mueve poco a poco – demasiado poco para el tipo de conmutación de alta frecuencia que se lleva a cabo en chips de computadora. Eso podría deberse a que las muestras del material son, como Ashoori dice, «muy sucias»; las muestras más puras podrían exhibir una menor resistencia eléctrica. Pero también es posible que, si los investigadores pueden entender los fenómenos físicos subyacentes a la notable capacidad del material, pueden ser capaces de reproducir los mismos en materiales más prácticos.
Triscone indica «tanto dinero ha sido inyectado en la industria de los semiconductores durante décadas que hacer algo nuevo, usted necesita una tecnología muy perturbadora», por lo que los posibles cambios no srán fáciles ni inmediatos. «No va a revolucionar el futuro de la electrónica,» Ashoori está de acuerdo. «Sin embargo, este mecanismo existe, y una vez que sabemos que existe, si podemos entender lo que es, podemos tratar de hacer desarrollos.»
Fuente: ScienceDaily
Microordenador en formato «llave electrónica» USB
Un nuevo microordenador diseñado por David Braben, un desarrollador británico de juegos, permite aglutinar todas las prestaciones de un PC en un ordenador del tamaño de un pendrive USB. Su precio se estima del orden de 25 euros.
Este equipo, ha recibido el nombre de Raspberry Pi e incorpora como microprocesador un ARM11 comparable al que se encuentra en el primer iPhone. Con 128 Mb de memoria RAM, es necesario conectar a él un teclado, un ratón, un módem y una pantalla de televisor. Un puerto permite añadir una tarjeta de memoria y algunas extensiones, como una cámara de fotos. El sistema operativo no puede ser Windows, sino una distribución de Linux como Ubuntu.
Fuente: Fundación Raspberry Pi
Carga de la baterías de teléfonos mediante la voz
El ruido puede ser un montón de cosas. Puede ser un medio válido de comunicación. Puede ser una molestia cuando usted está tratando de llegar a la cama por la noche. Puede ser una migraña a punto de ocurrir, y dependiendo de a quién se pregunte, incluso puede ser una forma de contaminación. Pero, ¿podría el hombre que habla fuerte y te molesta a tu lado en el metro, o la televisión del vecino a un volumen sonoro elevado, ser una fuente potencial de energía renovable?
Sang-Woo Kim, investigador en el Instituto de Nanotecnología de la Universidad de Sungkyunkwan en Seúl (Corea) cree que podría ser así. Está trabajando en un campo conocido como barrido de energía en el que la energía se capta del día a día de la vida de los seres humanos. Otras formas de recuperación de energía propuesta en California es tomar la energía de vibración de los vehículos n las carreteras. Estos tipos de innovación tienen la posibilidad de proporcionarnos energía de fuentes renovables que no requieren la colocación de paneles solares o turbinas eólicas en las zonas donde este tipo de construcción no siempre puede ser posible.
Puede preguntarse cómo esta tecnología basada en sonido puede funcionar. La tecnología propuesta convierte el sonido en un tipo de energía que un teléfono pueda utilizar por la vinculación de los electrodos con filamentos de óxido de zinc. Cuando el ruido se produce en el teléfono, una plataforma diseñada para absorber el ruido lo captura, y la vibración del teléfono (u otro dispositivo en cuestión), lo que haría que las fibras de óxido de zinc se expandan y contraigan. La expansión y contracción es lo que realmente genera la energía para la batería.
Un sistema prototipo fue capaz de convertir 100 decibelios de sonido, el equivalente al tráfico de la ciudad, en 50 milivoltios de alimentación energética.
Ampliar información en: http://chem.skku.edu/graphene/
Comunicaciones a 500 GHz con moduladores ópticos de grafeno
Se muestra una imagen de un microscopio electrónico de barrido (SEM) amplificando las estructuras clave del modulador óptico basado en grafeno. (Los colores fueron añadidos para mejorar el contraste). Electrodos de oro (Au) y platino (Pt) se utilizan para aplicar descargas eléctricas a la hoja de grafeno, que se muestra en azul, colocados en la parte superior de la guía de ondas de silicio (Si), que se muestra en rojo. La tensión puede controlar la transparencia del grafeno, convirtiendo la instalación en un modulador óptico que puede actuar como un conmutador (imagen de Liu Ming).
Un equipo de investigadores, dirigidos por el profesor de ingeniería de la UC de Berkeley (EE.UU.) Xiang Zhang, construyó un pequeño dispositivo óptico que utiliza grafeno, de un átomo de espesor, una capa de carbono cristalizado, como conmutador de luz. Esta capacidad de cambio es la característica fundamental de un modulador de red, que controla la velocidad a la que se transmiten paquetes de datos. Cuanto más rápidos los impulsos de los datos que se envían, mayor es el volumen de información que puede ser enviado. Los moduladores basados en el grafeno pronto podrían permitir a los consumidores visualizar películas 3-D de larga duración y alta definición, en un smartphone en cuestión de segundos, dijeron los investigadores.
El grafeno permite moduladores que son increíblemente compactos y que potencialmente operan a velocidades de hasta diez veces más rápidas que permite la tecnología actual. Esta nueva tecnología mejorará significativamente nuestras capacidades en la comunicación óptica ultrarrápida y la informática. Este es el modulador óptico más pequeño del mundo, y el modulador en las comunicaciones de datos es el corazón del control de velocidad.
Los investigadores fueron capaces de alcanzar una velocidad de modulación de 1 gigahercio, pero la velocidad, en teoría, podría llegar a ser tan elevada como 500 gigahercios para un solo modulador.
Un modulador óptico basado en el grafeno puede ser tan pequeño como de 25 micrones cuadrados, un tamaño aproximadamente 400 veces más pequeño que un cabello humano. La huella de un modulador comercial típico puede ser de nos pocos milímetros cuadrados.
Fuente: Next Big Future
Memorias espintrónicas
Óxido de titanio dopado con cobalto produce propiedades magnéticas a temperatura ambiente a través de un nuevo mecanismo.
La espintrónica – también conocida como magnetoelectrónica – podrá sustituir la electrónica como medio de elección para la memoria de ordenadores. El descubrimiento de un mecanismo que produce imanes permanentes a temperatura ambiente, sin ningún tipo de influencia externa, pronto podría mejorar el diseño de dispositivos de espintrónica. Takumi Ohtsuki del RIKEN SPring-8 Center, Harima y sus colegas en Japón, hicieron el descubrimiento en una clase de material llamado óxido ferromagnético diluido.
El ferromagnetismo es el mecanismo responsable de algunos de los materiales magnéticos sin ninguna influencia externa. En un material ferromagnético, los ejes sobre y la mayoría de los electrones de espín son paralelos, pero la causa subyacente de este alineamiento no siempre está clara. Un óxidoferromagnético diluido es un material de óxido dopado con una pequeña cantidad de un metal de transición, lo que representa un matrimonio entre los materiales magnéticos y los utilizados en la electrónica. Crucial, y a diferencia de los semiconductores ferromagnéticos, diluir óxidos ferromagnéticos hace que permanezcan en un estado ferromagnético a temperatura ambiente.
Algunos materiales tienen componentes ferromagnéticos, pero no exhiben magnetismo. Sin embargo, algunos ferromagnetos están compuestos por sustancias que, por sí solos, son no magnéticos. Una comprensión completa de este enigma es vital para el diseño eficiente de los dispositivos de espintrónica y requiere la determinación de si son los electrones, u otro tipo de portador de la carga en el material, los que dan lugar al ferromagnetismo. El proceso para resolver esta cuestión en diluir óxidos ferromagnéticos, Ohtsuki y sus compañeros de trabajo examinaron un ejemplo: cobalto dopado con dióxido de titanio (Co: TiO2). «Varios mecanismos se han sugerido para el origen del ferromagnetismo en Co: TiO2, pero ninguna conclusión firme se ha establecido», dice Ohtsuki.
Los investigadores utilizaron una técnica de caracterización de materiales de gran alcance conocida como espectroscopia de fotoemisión de rayos X. Un haz de rayos X, en este caso de un sincrotrón, excita los electrones ede la muestra de Co: TiO2. «El número de electrones excitados frente a su energía cinética proporcionó información detallada sobre la composición atómica y estados electrónicos del material», indicó Ohtsuki.
Ohtsuki y su equipo establecieron que ferromagnetismo está mediada por los electrones en la tercera capa, denominados electrones 3D, de los iones de titanio, un mecanismo que nunca se había considerado como una posibilidad por los científicos. Los electrones 3D del titanio se alinean con el espín de los átomos de cobalto a medida que viajan a través del material.
El descubrimiento del equipo aumenta la probabilidad de que los óxidos ferromagnéticos diluidos se utilicen como dispositivos de espintrónica. «Nuestros resultados han demostrado que el magnetismo y la conductividad se correlacionan en Co: TiO2 en películas delgadas», explica Ohtsuki. «Esto podría hacerlos aplicables a las memorias de acceso aleatorio magnética (MRAM) o transistores de espín.»
La figura representa una fina película de Co: TiO2 en la que el ferromagnetismo surge porque los electrones 3d del titanio (verde) se despalzan por todo el material y proceden a alinear el espín de los átomos de cobalto (color rosa) para que todos apunten en la misma dirección. Las esferas azules y marrones corresponden a los átomos de titanio y oxígeno, respectivamente. Copyright: 2011 Ohtsuki Takumi
Más información: Ohtsuki, T., Chainani, A., Eguchi, R., Matsunami, M., Takata, Y., Taguchi, M., Nishino, Y., Tamasaku, K., Yabashi, M., Ishikawa, T. et al. El papel de Ti 3d compañías en la mediación de la interacción magnética de Co:. Películas delgadas de TiO2 física Review Letters 106, 047602 (2011). Anatasa http://prl.aps.org … 6/i4/e047602
Investigadores identifican distintos niveles de conductividad en el grafeno
El grafeno es un material muy conocido, pues es el integrante que permite la escritura en los lápices También es el último «material maravilloso», y puede ser para la industria electrónica una gran esperanza de creación de dispositivos electrónicos de funcionamiento muy rápido. Los investigadores de North Carolina State University (EE.UU.) han encontrado una de las primeras barreras frente al empleo del grafeno, demostrando que su conductividad disminuye significativamente cuando más de una capa está presente.
La estructura del grafeno es lo que lo hace prometedor para la electrónica. Debido a la forma en que sus átomos de carbono se disponen, sus electrones son muy móviles. Electrones móviles significa que el material tendrá alta conductividad. Pero el físico Dr. Marco Buongiorelno-Nardelli y el ingeniero Dr. Ki Kim Wook querían encontrar una manera de estudiar el comportamiento del grafeno «real» y ver si esto era realmente así.
«Se puede hablar de la estructura electrónica del grafeno, pero debe tenerse en cuenta que los electrones no existen solos en el material,» afirma Buongiorno-Nardelli. «Hay impurezas, y lo más importante, hay vibraciones de los átomos presentes en el material. Los electrones se encuentran y pueden interactuar con estas vibraciones, afectando la conductividad del material. »
Buongiorno-Nardelli, Kim y los estudiantes de postgrado Kostya Borysenko y Mullen Jeff desarrollaron un modelo de cálculo que predice la conductividad real del grafeno, tanto de una sola capa y de doble capa, con dos capas de grafeno una encima de la otra. Es importante estudiar el modelo de doble capa, porque los dispositivos electrónicos actuales no pueden trabajar con una sola capa de material.
Buongiorno, Nardelli explica, «no se puede hacer un semiconductor con sólo una capa de grafito». «Para crear un dispositivo, el material conductor debe tener una forma de ser apagado y encendido. Y la bicapa proporciona esa capacidad. »
Con la ayuda de los equipos de alto rendimiento en el Oak Ridge National Laboratories, el equipo de North Carolina State descubrieron dos buenas y malas noticias acerca de grafeno. Sus resultados aparecen como una sugerencia del editor en la edición del 15 de abril de la revista Physical Review B.
Con una sola capa de grafeno, la movilidad – y por lo tanto la conductividad – se muestra en las simulaciones de los investigadores que resultó ser mucho mayor de lo que se había pensado originalmente. Esta buena noticia fue equilibrado, sin embargo, por los resultados del estado bicapa.
«Esperábamos que la conductividad de los electrones en el grafeno bicapa podría ser algo peor, debido a la forma en que las vibraciones de los átomos en cada capa individual interactúan entre si» dice Mullen. «Sorprendentemente, encontramos que la movilidad de los electrones en el grafeno bicapa es aproximadamente un orden de magnitud menor que en una hoja de grafeno simple».
«La reducción es sustancial, pero incluso este reducido número es más alto que en muchos semiconductores convencionales», añade Borysenko. Los investigadores están dirigiendo su atención a remediar este problema.
«Si ponemos el grafeno sobre un substrato que pueda» desviar «parte del calor generado por la corriente eléctrica, las vibraciones del cristal disminuyen y la movilidad aumenta. Esos son nuestros próximos pasos, ejecutar las simulaciones con el grafeno y los sustratos que tienen esta propiedad «
Fuente: Next Big Future
Transistor superpequeño
Un equipo de investigadores de la universidad de Pittsburgh (EE.UU.) ha creado un transistor de un único electrón que proporciona un bloque de construcción para, más potentes y avanzados materiales electrónicos, y componentes básicos de los ordenadores cuánticos.
El informe de los investigadores ha sido publicado en Nature Nanotechnology, el componente central del transistor – una isla con sólo 1,5 nanómetros de diámetro – opera con la adición de uno o dos electrones solamente. Esa capacidad podría hacer el transistor importante para una amplia gama de aplicaciones de cómputo, de memorias de gran capacidad hasta procesadores cuánticos, estos dispositivos prometen resolver problemas tan complejos que todos los ordenadores del mundo trabajando juntos por miles de millones de años, no podrían resolver.
Además, la isla central podría ser utilizada como un átomo artificial para el desarrollo de nuevos tipos de materiales electrónicos artificiales tales como superconductores exóticos con propiedades que no se encuentran en materiales naturales, explicó el investigador Jeremy Levy, profesor de física y astronomía en la escuela Pitt de las Artes y las Ciencias.
Levy y sus colegas llamaron a su dispositivo SketchSET, o transistor de un solo electrón basado en un boceto, después de una técnica desarrollada en el laboratorio de Levy en 2008 que funciona como un microscopio Etch A Sketch TM, el juguete de dibujo que inspiró la idea. Utilizando la sonda afilada de un microscopio de fuerza atómica, Levy puede crear tales dispositivos electrónicos, cables y transistores de dimensiones nanométricas en la interfaz de un cristal de titanato de estronco y una capa de 1,2 nanómetros de espesor de aluminato de lantano. Los dispositivos electrónicos se puede
El SketchSET – que es el primer transistor de electrón único hecho enteramente de materiales a base de óxido – consiste en una formación de islas que pueden albergar hasta dos electrones. El número de electrones en la isla – que puede ser cero, uno o dos – resulta en distintas propiedades conductoras. Los cables que se extienden desde el transistor transportan electrones adicionales en toda la isla.
Una virtud de un transistor de electrón único es su extrema sensibilidad a una carga eléctrica, explicó Levy. Otra característica de estos materiales de óxido es la ferroelectricidad, que permite que al transistor actuar como una memoria de estado sólido. El estado ferroeléctrico puede, en ausencia de alimentación externa, controlar el número de electrones en la isla, que a su vez puede ser utilizado para representar el 1 o 0 del estado de un elemento de la memoria. Una memoria de computadora basado en esta propiedad sería capaz de conservar la información incluso cuando el procesador está apagado, dijo Levy. El estado ferroeléctrico también se espera que sea sensible a pequeños cambios de presión a escala nanométrica, lo que hace este dispositivo potencialmente útil como una carga a nanoescala y sensor de fuerza.
La investigación publicada en la revista Nature Nanotechnology también fue apoyado en parte por subvenciones de DARPA, del Ejército de los EE.UU., U.S. Army Research Office, the National Science Foundation, and the Fine Foundation..
IBM desarrolla un transistor de grafeno que trabaja hasta a 155 MHz
En un informe publicado en la revista Nature, Yu-ming Lin y Avoris Fedón, investigadores de IBM, han anunciado el desarrollo de un transistor de grafeno que es más pequeño y más rápido que el que presentó IBM en febrero de 2010. Este nuevo transistor puede operar a una frecuencia de 155 GHz, en comparación con los 100 GHz del transistor anterior.
El grafeno es una lámina plana de carbono con un átomo de espesor y tiene la capacidad de conducir los electrones a velocidades extremadamente rápidas. Puede servir para reemplazar el silicio en la electrónica tradicional.
Se han elaborado previamente dispositivos de grafeno mediante la colocación de una lámina de grafeno sobre un sustrato aislante, como el dióxido de silicio. Sin embargo, este sustrato puede degradar las propiedades electrónicas del grafeno. Sin embargo, el equipo de investigadores ha encontrado una solución para minimizar esto.
Una lámina de carbono tipo diamante se coloca como la capa superior del substrato en una oblea de silicio. El carbono es dieléctrico no polar y no atrapa o dispersa cargas como el dióxido de silicio. Este nuevo transistor de grafeno, debido al carbono tipo diamante, muestra una excelente estabilidad frente los cambios de temperatura, incluso a temperaturas extremadamente bajas, como que en el espacio.
Estos nuevos transistores de alta frecuencia están en la mira de aplicaciones, principalmente en las comunicaciones, como teléfonos móviles, internet, y radar.
La fabricación de estos nuevos transistores de grafeno se puede lograr utilizando las tecnologías ya existentes para los dispositivos de silicio estándares, lo que significa que la producción comercial de estos transistores pueden comenzar en cualquier momento.
El desarrollo del transistor fue parte de un proyecto de investigación que IBM está realizando para el Departamento de Defensa de EE.UU. del programa DARPA (Defense Advanced Research Projects Agency) . El Ejército está buscando a esta investigación para ayudar en el desarrollo de transistores de alto rendimiento a radiofrecuencias.
Ampliar información en: Nature
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