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Los ordenadores del futuro podrían utilizar Skyrmiones
Se pueden almacenar datos en los materiales magnéticos mediante la realización de una serie de vórtices magnéticos, los skyrmiones. La exigencia de densidades de corriente eléctrica son 100 000 veces menores para manejar los paquetes de átomos magnetizados de las memoria habituales, estos skyrmiones podrían ser utilizado para hacer los ordenadores más rápido, más pequeño y más eficiente.
En los últimos años, los físicos descubrieron estructuras sólidas exóticas, predichas desde hace tiempo en los materiales magnéticos. El caso de los monopolos magnéticos es famoso, pero descubrimos también varios ejemplos de skyrmiones.
En 2009, investigadores alemanes de la Universidad de Colonia y la Technische Universitaet Muenchen (TUM) en Munich demostraron la existencia de cristales de skyrmiones magnéticos. Los skyrmiones son solitones, un tipo de paquetes de energía estables, descritos por ecuaciones en derivadas parciales no lineales. Uno de los ejemplos más conocidos es en hidrodinámica. Esta es la marea taladro (mascaret), una ola solitaria observada por primera vez por el escocés John Scott Russell en el siglo XIX, tras una ola de kilómetros corriente arriba y que no mostraba signos de dedebilitamiento.
Debido a su carácter estable, se ha sugerido repetidamente que las partículas elementales son solitones. Esto había sugerido el físico británico, Tony Skyrme hace más de cincuenta años. Las partículas de Skyrme, nombradas en su honor skyrmiones, pueden ser vistas como vórtices que llevan momento angular en un medio continuo, tales como paquetes de átomos con su espín, un momento angular intrínseco, orientado en un campo magnético. A menudo la estabilidad se explica en relación con la topología, una rama de la geometría.
Por primera vez se han detectado en un compuesto a base de manganeso y silicio. Pero los investigadores japoneses se apresuraron a demostrar que el fenómeno también apareció en otros medios magnéticos en la física del estado sólido.
Miniaturizados memorias magnéticas con skyrmiones
Los skyrmiones pueden estar formada con sólo una docena de átomos y se pueden utilizar para almacenar bits de información. Sin embargo, se necesita aproximadamente un millón de átomos magnéticos orientados en la misma dirección para almacenar un bit de un disco duro o una cinta magnética. Dominar la escritura y la lectura de los datos mediante skyrmiones en cristales magnéticos es una nueva vía de investigación que podría hacer disminuir aún más el tamaño de las memorias magnéticas. De manera más general, estos skyrmiones son interesantes en la espintrónica.
Los trabajos de los investigadores de la Universidad de Colonia y la Technische Universität München (TUM), han sido publicados en la revista Nature, y están disponibles en arXiv en esta dirección.
Utilizando haces de neutrones, los físicos han descubierto que las densidades de corriente eléctrica (en amperios/m2) son 100 000 veces inferiores a las utilizadas para manipular los bits en las memorias magnéticas habituales, y son suficientes para manejar los skyrmiones. En teoría, esto significa que es posible almacenar y manipular la información en medios magnéticos mucho más pequeños que los actualmente disponibles y con menos energía.
Podemos esperar otra fuente de tecnología en el futuro, con cristales de skyrmiones. Pero no podemos ignorar la gran dificultad que hay que superar antes de que esta tecnología en el futuro sea cotidiana en nuestra vida. Las propiedades de conducción descubiertas por los investigadores solamente pueden funcionar a temperaturas muy bajas. Como sucede con la superconductividad, se deben lograr los mismos fenómenos a temperatura ambiente.
Diagrama que muestra la conmutación compleja de la orientación del espín de un electrón (flecha negro) que pasa sobre un skyrmión magnético. La corrientes de electrones no necesita ser intensa en determinadas condiciones para que en el manejo de skyrmiones interactúen con ellos. © Technische Universität München (TUM)
Científicos demuestran la eficacia de una nueva técnica de nanoimpresión
Científicos del Laboratorio de Investigación de IBM – Zurich con la colaboración de la ETH de Zurich han logrado posicionar los llamados nanotubos – que miden sólo 25 por 80 nanómetros – en una superficie de una manera muy precisa y sistemática con una orientación especial a nanoescala, mediante un proceso de nanoimpresión. Para demostrar que su método funciona, los científicos construyeron un Ampelmännchen «espera y cruza» (pictograma de peatones en los semáforos) de nanotubos de oro selectivamente orientados. Una aplicación interesante de este método podría ser un blindaje antifalsificación de objetos de valor como relojes, joyas u obras de arte.
La revista Advanced Functional Materials publicó un artículo que describe este trabajo en su número del 22 de febrero 2012. Los investigadores han desarrollado un proceso de orientación e impresión a nanoescala que les permite imprimir cualquier patrón arbitrario con una resolución de partículas individual. La publicación describe cómo este método permite incluso que nanotubos oblongos se orienten específicamente en la misma dirección – longitudinal o transversalmente – preservando al mismo tiempo las propiedades a menudo únicas de los nanotubos.
El Dr. Heiko Wolf, jefe del equipo de proyecto de IBM Research – Zurich, explica, «Nosotros usamos la tensión superficial del agua y una plantilla de nanoestructuras para orientar a los nanotubos A continuación, se puede transferir a cualquier superficie a través de un proceso de nanoprinting».
Tales nanotubos, que son menores de 100 nanómetros, a menudo tienen propiedades únicas. Las partículas no esféricas son de interés debido a ciertas propiedades que pueden ser explotadas en función de su orientación. Por ejemplo, las propiedades ópticas de los nanotubos de oro utilizados en estos experimentos pueden ser dirigidas. Observado a través de un filtro de polarización, el color de la luz cambia dependiendo de la orientación de los tubos en relación con el filtro. De esta manera, los científicos han logrado crear Ampelmännchen con un peatón rojo y otro verde, con la misma clase de nanotubos, pero orientados en direcciones diferentes. Con sólo 60 micrómetros, el Ampelmännchen ® es aproximadamente 2500 veces más pequeño que los originales.
Los procedimientos adecuados para aplicar un gran número de nanoestructuras funcionales o partículas a las superficies de una manera eficiente y precisa son esenciales para la aplicación práctica de muchas innovaciones nanotecnológicas. Esta sofisticada técnica de impresión constituye un método de fabricación versátil y de gran alcance que podría prestarse a aplicaciones comerciales tales como la falsificación de pruebas o en electrónica y los sectores de TI o de tecnologías energéticas.
Fuente: PHYS.ORG
Descubierto nuevo método para fabricar nanomateriales
Investigadores del Centro de Nanociencia de la Universidad de Jyväskylä, Finlandia, y de la Universidad de Harvard, EE.UU., han descubierto una nueva manera de fabricar nanomateriales. Usando simulaciones por ordenador, los investigadores han sido capaces de predecir que nanocintas de grafeno largas y estrechas, se pueden enrollar en nanotubos de carbono por medio de torsión. La investigación ha recibido financiación de la Academia de Finlandia.
La idea básica es simple y fácil de explicar: sólo gire los extremos de una correa de su mochila y ver qué pasa. Al ser clásico en su origen, el mecanismo es robusto y válida en la macro, micro y nanoescala.
El mecanismo también permite el control experimental, que ha sido imposible anteriormente. El mecanismo puede ser utilizado para hacer diversos tipos de nanotubos de carbono novedosos, para encapsular moléculas en el interior de los tubos, o para hacer túbulos de cintas hechas de otros nanomateriales planos.
Durante los últimos veinte años, los nanotubos de carbono han sido descritos como «grafenos enrrollados», a pesar de que nadie nunca realmente vio el enrrollado. Hoy en día, los nanotubos, junto con muchos otros nanomateriales, se hacen por el crecimiento átomo por átomo.
Los resultados fueron publicados en la revista Physical Review B. Además de la concesión «Sugerencias del Editor», la investigación también se destacó en la revista Physics de la Sociedad Americana de Física. La investigación utiliza los recursos informáticos de la finlandesa Centro de TI para la Ciencia (CSC), con sede en Espoo.
Seguimiento de la evolución de una fractura mediante un «chip» insertado
Instalado sobre los implantes quirúrgicos, los sensores de medio centímetro de diámetro y más gruesa que la mitad de un milímetro permiten la transmisión en tiempo real de información sobre el estado de un hueso fracturado, esto es lo que lograron especialistas estadounidenses en bioingeniería médica.
Supervisar la reconstrucción de un hueso después de una fractura sin necesidad de utilizar los rayos X o pruebas invasivas, es lo que pueden hacer microsensores desarrollados por investigadores estadounidenses del Instituto Politécnico Rensselaer.
De pequeño tamaño (entre 6 y 4 mm de diámetro y 500 micras de espesor), estos sensores pueden ser montados en un gran número de implantes quirúrgicos, tales como barras utilizadas para reforzar un hueso fracturado. El sensor puede controlar la temperatura, voltaje, presión y el movimiento debido a la curación progresiva del hueso. Toda esta información puede ser recogida en tiempo real por una unidad externa.
Implantes biocompatibles para información en tiempo real
«El sensor es un dispositivo resonador pasivo , dijo Eric Ledet, del Departamento de Ingeniería Biomédica del Instituto Politécnico Rensselaer. que ha desarrollado esta tecnología. No se utiliza ninguna fuente de energía, es telemetría o sin conexiones eléctricas. Cuando se estimula por un campo de radiofrecuencia externo, resuena a una frecuencia característica. Cuando se carga, deforma, o cambia de temperatura, en consecuencia hay cambios de frecuencia característica. Se puede leer esta información desde el exterior. Para ello se utiliza un analizador de red para activar el sensor y leer la información. »
REIC Ledet dijo que están trabajando en este tipo de sensor cinco años. Por ahora, todo el desarrollo se realiza en laboratorio, pero el investigador espera comenzar pronto los primeros experimentos in vivo. «El sensor es simple y está hecho de materiales biocompatibles, por lo que no creo que haya problemas de seguridad relacionados con la implantación en el cuerpo humano. «En apariencia, estos sensores son como pequeñas espirales. Su simplicidad de diseño debería ayudar a producirlos en masa. «Nuestros prototipos fabricados en el laboratorio tienen un costo de menos de $ 20 (nota: unos 15 euros). Con la producción en masa, todavía será más barato «, indicó Eric Ledet.
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Fuente: El Tao de la Física
El caso del transistor de un solo átomo publicado en Nature Nanotechnology
El problema de muchas noticias de agencias es que el titular puede ser engañoso y los medios lo copian sin cuestionarse nada más: Agencia EFE, “Crean un transistor del tamaño de un átomo, antesala del ordenador cuántico,” Madri+d, 20 feb. 2012; Europa Press, “Presentado el primer transistor ‘perfecto’ de un solo átomo,” ep 20 feb. 2012; “Crean el transistor más pequeño del mundo: tiene el tamaño de un átomo,” lainformacion.com, 20 feb. 2012; “Desarrollan un transistor del tamaño de un átomo,” Milenio, 20 feb. 2012; Gabriela Ulloa, “Laboratorio crea el transistor más pequeño del mundo: un átomo,” Agencia AFP, Radio Bio Bio, Chile, 20 feb. 2012; Miguel Jorge, “Crean el transistor más pequeño del mundo a partir de un sólo átomo,” ALT1040, 20 feb. 2012; “Construyen el transistor más pequeño del mundo, antesala del ordenador cuántico,” RTVE.es, 20 feb. 2012; “Un transistor del tamaño de un átomo como antesala del ordenador cuántico,” El Mundo, 20 feb. 2012; y cientos más.
Los transistores basados en un solo átomo son conocidos, como pronto, desde su publicación en Nature en el año 2002. Recomiendo leer “Electronics and the single atom,” Nature 417: 701-702, 13 June 2002 (versión gratis) que se hace eco de los artículos técnicos de Park et al., “Coulomb blockade and the Kondo effect in single atom transistors,” Nature 417: 722-725, 13 June 2002, y Liang et al., “Kondo resonance in a single-molecule transistor,” Nature 417: 725-729, 13 June 2002, el primero de los cuales presenta un transistor con un solo átomo y el segundo uno con una sola molécula. Desde 2002 ha llovido mucho y ha corrido mucha tinta en el campo de investigación de los transistores con un solo átomo. Por tanto, cualquier noticia que sugiera que se ha descubierto por primera vez un transistor de este tipo falsea la realidad.
Artículo completo en: Francis (th)E mule Science’s News
Las expectativas de la Fuerza Aérea USA alrededor de la computación cuántica, memristores, nanotecnología y superconductores
Misiones de la Fuerza Aérea de EE.UU., tales como la vigilancia permanente de grandes áreas, requieren de análisis de datos masivos en superordenadores para ofrecer la capacidad crítica de encontrar la proverbial aguja en el pajar y con ello ayudar a los seres humanos a evitar la sobrecarga sensorial. En otras operaciones extremas especiales encubiertas, las fuerzas tienen comunicaciones limitadas, tiempo limitado y capacidad limitada de la batería, pero necesitan la funcionalidad de un portátil con la capacidad computacional que sólo hace unos pocos años habría anecesitado una supercomputadora. Aún más complicado, el funcionamiento autónomo de los microvehículos aéreos de alta demanda, las operaciones informáticas se llevarán a cabo en espacios físicos equivalentes a cerebros del tamaño de pelotas de golf. Este reto se vuelve aún más difícil cuando los vehículos se reduzcan al tamaño de «Bichos»alrededor de 2020. La combinación de análisis masivo de datos en los superordenadores y sistemas informáticos incorporados de alto rendimiento permiten las nuevas capacidades de la misión de la Fuerza Aérea.
Tal como se estableció en el cuadro 4.1, el primer reto técnico se dirige directamente a todas estas necesidades de la misión es lograr la eficiencia energética a nivel del sistema y la búsqueda de los medios técnicos para mejoras de 700 veces en los próximos 15 años. La eficiencia energética debe ser un de primer orden, si no el principal, el criterio de diseño valorando las ventajas y desventajas de la ingeniería de sistemas. Los avances tecnológicos, tales como apilar tres dimensiones pueden entrar en juego, pero no si se recalienta la pila de chips que consumen mucha energía.
Presentación original (AFD-120209-060.pdf)
Una mala conexión dio lugar a «neutrinos más rápidos que la luz»
Parece que los resultados de neutrinos más rápidos que la luz, que se anunció en septiembre pasado por la colaboración ÓPERA en Italia, se debió a un error después de todo. Una mala conexión entre una unidad de GPS y un ordenador puede ser el culpable.
Los físicos habían detectado neutrinos que viajan desde el laboratorio del CERN en Ginebra, al laboratorio del Gran Sasso cerca de L’Aquila, que parecía que hacían el viaje en unos 60 nanosegundos menos que la velocidad de la luz. Muchos otros físicos sospecharon que el resultado se debió a algún tipo de error, dado que parece en desacuerdo con la teoría especial de la relatividad de Einstein, que dice que nada puede viajar más rápido que la velocidad de la luz. Esta teoría ha sido reivindicado por muchos experimentos durante décadas.
De acuerdo a fuentes familiarizadas con el experimento, la diferenciade 60 nanosegundos parece provenir de una mala conexión entre el cable de fibra óptica que conecta el receptor GPS utilizado para corregir el tiempo de vuelo de los neutrinos y una tarjeta electrónica en un ordenador. Después de apretar la conexión y midiendo el tiempo que tardan los datos en recorrer la longitud de la fibra, los investigadores encontraron que los datos llegan 60 nanosegundos antes de lo que supone. Desde este momento se resta del tiempo total de vuelo, lo que parece explicar la llegada temprana de los neutrinos. Nuevos datos, sin embargo, serán necesarios para confirmar esta hipótesis.
Antenas a partir de un aerosol
Desarrollada por una empresa estadounidense, una capa de nanocondensadores se comporta como una antena de radio adecuada para un teléfono móvil u otro dispositivo inalámbrico. Bajo forma de pintura en aerosol, se puede aplicar a cualquier superficie. Lo que convierte cualquier objeto en la antena.
Aumente el rendimiento de una antena con la ayuda de una pintura en aerosol aplicada sobre cualquier superficie, esto es lo que la sociedad estadounidense Chamtech promete. Esta tecnología fue presentada en un evento oarganizado por Google, llamado Solve for X.
El recubrimiento en cuestión se aplica por medio de un aerosol y mejora la recepción y transmisión de un teléfono móvil celular, por ejemplo. El cuadro en cuestión se puede utilizar en distintas superficies, como paredes, ropa, carretera o incluso árboles. Se compone de miles de nanocondensadores que se cargan y descargan en tiempo real y no generan calor, que de acuerdo Chamtech sigue siendo escaso con los detalles técnicos debido a que su invento fue usado inicialmente en aplicaciones se encuentran en el ejército.
¿Para qué aplicaciones?
El recubrimiento, por ejemplo, se ha aplicado al tronco de un árbol en el bosque para convertirlo en antena VHF cuya señal fue recogida por un avión a una altitud de 22 km. Ensayos con un iPhone de tercera generación han mejorado en un 10% el rendimiento de su antena. El revestimiento es Chamtech ha conseguido aumentar el alcance de un chip RFID de 1.5 metros a más de 210 metros.
Esta tecnología también podría ser utilizado en caso de desastre natural para recuperar rápidamente la cobertura de la red. Chamtech dijo que patentó las partes esenciales de su tecnología y ahora tiene que hacer frente a los mercados de consumo. Según Anthony Sutera, cofundador de Chamtech, la fumigación aérea podría ser utilizada por los fabricantes de automóviles, en el sector de la construcción, fabricantes de productos electrónicos,y también en la comunicación con los equipos de rescate e incluso bajo el agua oceanógrafos y técnicos (soldadores, montadores, buceadores profesionales).
En Yale, la computación (qu)cuántica está un poco más cerca de la realidad
Físicos de la Universidad de Yale (EE.UU.) han dado un paso importante en el desarrollo de la computación cuántica, una nueva frontera en la informática que promete procesamiento exponencialmente más rápido de la información de las computadoras más sofisticadas de hoy en día.
En una investigación publicada en línea este mes en la revista Nature, físicos de Yale demostraron la forma más básica de corrección cuántica de errores – una forma de compensar la susceptibilidad intrínseca a los errores en la computación cuántico. El desarrollo de la tecnología para corregir estos errores sobre la marcha es un paso necesario para la plena realización de los ordenadores cuánticos.
«Sin la corrección de errores, no se puede hacer un ordenador cuántico que tenga un aumento exponencial de aceleración», dijo Matthew Reed, un doctorado de quinto año estudiante de física en la Universidad de Yale que es el autor principal del artículo. «Los pequeños errores de otro modo inexorablemente se acumulan y hacen que el cómputo fracasase.»
Los ordenadores cuánticos utilizan bits cuánticos («qubits») para representar la información. Estos qubits puede tomar muchas formas, tales como iones o moléculas atrapadas. En Yale, los investigadores hicieron sus qubits de átomos «artificiales» utilizando circuitos superconductores. Cualquier qubit debe ser capaz de llevar a cabo cualquiera de los dos estados, «0» ó «1», o ambos estados simultáneamente. Para los ordenadores cuánticos trabajen bien hay que reconocer e interpretar estos estados qubit. Sin embargo, los qubits son propensos a los cambios accidentales de estado es decir, errores de interpretación, siendo factores de confusión.
Por primera vez, el equipo de Yale ha demostrado corrección cuántica de errores en un sistema de estado sólido, un dispositivo electrónico análogo a un chip de ordenador. El equipo desarrolló una técnica para identificar el estado original de un qubit, la detección de cambios y revertirlos cuando sea necesario.
«Este resultado, combinado con los avances recientes de nuestro laboratorio y otros hacia la fabricación de qubits más coherente, muestra que los circuitos superconductores, el sistema que se estudia aquí en la Universidad de Yale, a la larga puede ser una plataforma bajo la que esté construido un ordenador cuántico», dijo Robert Schoelkopf, el líder del grupo de investigación.
Investigadores de Yale, algunos involucrados en el avance más reciente, han desarrollado previamente el primer procesador cuántico rudimentario en estado sólido, un dispositivo que se ve y se siente como un microprocesador convencional.
Otros autores del estudio son L. DiCarlo de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos, y Nigg SE, Sun L., L. y SM Frunzio Girvin, toda la Universidad de Yale.
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