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Transistores hechos con hilo de algodón
Un equipo multinacional de científicos de materiales han creado circuitos eléctricos y transistores de fibras de algodón. Dos tipos de transistores fueron creados: uno de efecto de campo (FET), al igual que los transistores que se encuentran en la CPU de los ordenadores¡, y un transistor electroquímico, que es similar pero capaz de operar a bajos voltajes, y por lo tanto más adecuado para ordenadores portátiles.
Seguro que se piensa que el algodón es un aislante muy bueno – pero antes de acusar a este equipo de científicos de Italia, Francia y los Estados Unidos de magia y hechicería, se ha de considerar que el algodón es sólo el sustrato. Para que sea conductor, los hilos de algodón han sido recubiertos con variedad de materiales. Para hacer «cables» conductores, los hilos fueron recubiertos con nanopartículas de oro, y a continuación con un polímero conductor. A su vez, para convertir un cable de algodón en un semiconductor, se sumerge en otro polímero, y luego una capa de glicol para que sea resistente al agua.
El resultado final, de acuerdo con el trabajo de investigación , es hilados de algodón que se pueden utilizar como bloques de construcción básicos de un equipo con circuitos electrónicos, conservando su flexibilidad. Debido a los recubrimientos los hilos son un poco más rígidos, pero por el otro lado también son más elásticos. No es un proceso que consume tiempo el crear estos hilos de algodón conductor, es comparable a la tintura.
Estos circuitos de algodón hecho a la medida tejen el camino para, literalmente, las computadoras portátiles. Por primera vez, en lugar de la incorporación de pequeños chips o circuitos impresos flexibles , usted será capaz de construir una camiseta que sea también un ordenador. Basta pensar cuántas interconexiones que hay en una camiseta de algodón estándar – es en la escala de cientos de miles o millones – y cada uno de ellos podría convertirse en un transistor. Obviamente estamos un poco lejos de la realidad, pero la idea de la incorporación de sensores – detectores de radiación, detectores de sustancias tóxicas, monitores de latidos del corazón – está a la vuelta de la esquina.
Fuente: Organic electronics on natural cotton fibres. Science Direct
Transistor universal, sirve de base para llevar a cabo cualquier función lógica
El núcleo del transistor reconfigurable se compone de una estructura de nanocables incrustados en una carcasa de dióxido de silicio. Electrones o huecos fluyen de la fuente en un extremo del nanocable a través de dos puertas al colector en el otro extremo del nanocable. Una puerta se utiliza para programar la polaridad p o n, mientras que la otra puerta s intoniza la conductancia través de los nanocables. Crédito de la imagen: © Namlab gGmbH
La mayoría de los dispositivos electrónicos actuales contienen dos tipos de transistores de efecto campo (FET): tipo-n (que utilizan electrones como el portador de la carga) y tipo-p (que utilizan los huecos). Por lo general, en un transistor sólo puede haber un tipo u otro, pero no ambos. Ahora en un nuevo estudio, investigadores han diseñado un transistor que puede reconfigurarse como ya sea tipo-n o de tipo-p cuando se programa mediante una señal eléctrica. Un conjunto de estos «transistores universales» puede, en principio, realizar cualquier operación de la lógica booleana, es decir, los circuitos podrían realizar el mismo número de funciones lógicas con menos transistores. Esta ventaja podría conducir a un hardware más compacto y nuevos diseños de circuitos.
Los investigadores que diseñaron el transistor, dirigidos por Walter M. Weber en Namlab gGmbH en Dresden (Alemania), han publicado el nuevo concepto en un número reciente de Journal Nano Letters.
«Nanocables sintéticos se utilizaron para realizar la prueba inicial», dijo Weber a PhysOrg.com. «Sin embargo, el concepto es totalmente transferible para el estado de la técnica de la tecnología CMOS de silicio y puede hacer uso de los procesos de autoalineado».
El núcleo del nuevo transistor consta de un solo nanocable hecho de una estructura de metal-semiconductor-metal, que está incrustado en una capa de dióxido de silicio. Los electrones o huecos fluyen desde la fuente en un extremo del nanocable a través de dos puertas al colector en el otro extremo del nanocable. Las dos puertas controlan el flujo de electrones o huecos de diferentes formas. Una puerta selecciona el tipo de transistor al optar por utilizar cualquiera de los electrones o huecos, mientras que la otra puerta controla los electrones o los huecos mediante el ajuste de la conductancia de los nanocables.
Utilizando una puerta para seleccionar la configuración tipo-p o tipo-n es muy diferente de la operación convencional de los transistores . En los transistores convencionales, el tipo p o n, resulta de la operación de dopaje que se produce durante el proceso de fabricación, y no se puede cambiar una vez que el transistor se fabrica. En contraste, el transistor reconfigurable no utiliza ningún tipo de dopaje. En cambio, una tensión externa aplicada a una puerta puede volver a configurar el tipo de transistor, incluso durante la operación. La tensión hace que la unión Schottky cerca de la puerta sirva para bloquear cualquiera de los electrones o los huecos de los que fluyen a través del dispositivo. Así que si los electrones están bloqueados, los agujeros pueden fluir y el transistor es de tipo p. Al aplicar un voltaje ligeramente diferente, la reconfiguración se puede cambiar una vez más, sin interferir con el flujo.
Los científicos explican que la clave para hacer este trabajo de reconfiguración es la posibilidad de ajustar el transporte electrónico a través de cada una de las dos uniones (una por cada puerta) por separado. Las simulaciones mostraron que la corriente está dominado por efecto túnel, lo que sugiere que la geometría de los nanocables juega un papel importante en la capacidad para el control independiente.
Debido a que el transistor reconfigurable puede realizar las funciones lógicas de ambos tipos n y p, FET, un solo transistor podría reemplazar a la vez un FET p y n en un circuito, lo cual reduce significativamente el tamaño del circuito, sin disminuir su funcionalidad. Incluso en esta primera etapa, el transistor reconfigurable muestra características eléctricas muy buenas, incluyendo un récord de encendido / apagado y la reducción de la corriente de fuga en comparación con el convencional FET de nanocable. En el futuro, los investigadores planean seguir mejorando el rendimiento del transistor.
«Estamos variando la combinación de materiales para potenciar aún más el rendimiento del dispositivo», dijo Weber. «Más adelante, los primeros circuitos aplicación de estos dispositivos se construirán. … El mayor reto será la incorporación de las señales de las puertas adicionales en el diseño, que permitan la interconexión con otros transistores.»
Ampliar información: André Heinzig, et al. «Reconfigurable nanocables de silicio transistores.» Nano Letters. DOI: 10.1021/nl203094h
Creando ordenadores cuánticos mediante enfriamiento de átomos
Las mejores dispositivos del futuro podrían crearse usando lo que esencialmente son los refrigeradores que funcionan a nivel atómico.
El nivel de control sobre la materia que los científicos están desarrollando servirá para crear objetos ultrafríos también puede ser usado para crear enteramente nuevos estados de la materia y superpoderosos ordenadores cuánticos, agregaron los investigadores.
Los científicos rutinariamente enfrían la materia unas pocas millonésimas de grado sobre el cero absoluto, la temperatura más baja posible en teoría, que corresponde a menos 273.15 grados Celsius. Sin embargo, les gustaría alcanzar temperaturas más frías, para entender mejor otros fenómenos extremos, como la superconductividad, en la que los electrones se desplazan sin resistencia a través de objetos.
Ahora los físicos revelan una nueva forma de lograr materia ultrafría, con una idea similar a la forma en que trabajan los frigoríficos. Bombear un fluido conocido como refrigerante en la zona que se están enfriando. Este líquido absorbe el calor. El refrigerante se bombea a un lugar donde se vuelca este calor.
Átomos fríos
En primer lugar, los investigadores enfrían los átomos de rubidio con láser. Cuando se configura correctamente, estos rayos pueden obligar a los átomos a brillar de una manera que les hace emitir más energía que la que absorben, lo que los hace más fríos.
Cuando los átomos emiten la luz como resultado de ser «golpeados» con el láser, este ejerce una ligera presión sobre ellos. Los científicos tomaron ventaja de que la presión controla los átomos, ya sea manteniéndolos en su lugar o en movimiento a su alrededor, a veces, se originan colisiones. [ Wacky Física: The Coolest Little Particles]
Luego, los investigadores hicieron que los átomos aún se enfriaran más con refrigeración por evaporación, en la cual la materia se enfría casi de la misma forma que una taza de café pierde su calor – los átomos más calientes se dejan evaporar, dejando atrás a los más fríos.
Finalmente, los investigadores utilizaron redes de láser que se conocen como «redes ópticas.» Cuando dos átomos se hacen colisionar dentro de la red óptica, las excitaciones de una suprimen las excitaciones de la otra, un fenómeno llamado «bloqueo de excitación orbital.» Los átomos excitados se retiran del sistema – eliminando entropía, cantidad de energía disponible para el trabajo – por lo tanto causando que los átomos restantes se enfríen.
En experimentos con átomos de rubidio en redes ópticas, los físicos demostraron con éxito que se podría eliminar la entropía de los átomos mediante el bloqueo de la excitación orbital. En principio, se pueden alcanzar temperaturas de 10 a 100 veces más frías que se logra actualmente, a temperaturas de decenas a centenas de una mil millonésima de grado sobre el cero absoluto. Sin embargo, lo más probable la necesidad de láseres de longitudes de onda superior, para lograrlo en la vida real, dijo el investigador Markus Greiner, físico de la Universidad de Harvard.
Materia exótica
La investigación podría ayudar a «crear nuevos estados de la materia exóticos, los nunca visto antes», dijo Greiner LiveScience. «¿Quién sabe cuáles pueden ser las propiedades de estos materiales?»
La posibilidad de crear vectores perfecta de átomos también podría ser «un buen punto de partida para una computadora cuántica de propósito general», dijo Greiner. Las computadoras cuánticas explotan la extraña naturaleza de la física cuántica – por ejemplo, cómo las partículas subatómicas efectivamente puede girar en dos direcciones opuestas al mismo tiempo – para ejecutar l para ciertos problemas los cálculos exponencialmente más rápidamente que un ordenador norma.
La investigación de ordenadores cuánticos ha sido sobre todo sobre los dispositivos diseñados para un tipo específico de problema, pero las redes ópticas podría llevar a la creación de computadoras cuánticas de propósito general que, al igual que las modernas computadoras personales, puede hacer frente a muchos tipos diferentes de problemas.
Los científicos detallaron sus hallazgos en la edición 22 de diciembre de la revista Nature.
Batería de Sony que funciona con papel
Las baterías son los dispositivos que más se necesitan en el entorno de movilidad actual. Sin embargo unos de los problemas es la duración de la carga eléctrica que almacenan, y además requieren grandes dimensiones para lograra mucha carga.
Sony ha presentado un resultado de investigaciónsor prendent: una batería que es capaz de funcionar usando papel es capaz de generar electricidad transformando la celulosa del papel en glucosa que se usa como combustible; algo que llevado a un dispositivo comercial podría significar que el usuario podría emplear materiales (papel, cartón, etc) como fuente de energía para dispositivos electrónicos.
Primer circuito integrado realizado con molibdenita
La molibdenita es un mineral del grupo II (sulfuros), según la clasificación de Strunz; es un disulfuro de molibdeno (MoS2). Es de apariencia y de tacto similar al grafito; y también posee propiedades lubricantes que son consecuencia de su estructura de capas. La estructura atómica consiste en láminas de átomos de molibdeno contenidos entre láminas de átomos de azufre. Las uniones Mo-S son fuertes, pero la interacción entre átomos de azufre entre las capas superiores e inferiores de un conjunto de tres láminas es débil, lo que produce un efecto de fácil deslizamiento a la vez que planos de exfoliación.
El aumento progresivo de la escala de integración de los circuitos electrónicos (chips) está llegando a unos límites en los que el silicio, que es el material semiconductor que se suele utilizar como base, comienza a presentar inestabilidades que hacen que no se pueda disminuir mucho más el tamaño de los transistores. Una de las vías que se están investigando actualmente pasa por el uso del Grafeno como complemento al Silicio aunque, también, se está explorando el uso de otros materiales semiconductores http://www.marisolcollazos.es/noticias-informatica/wp-admin/post.php?post=4405&action=edit&message=10alternativos al Silicio. Precisamente, la Ecole Polytechnique fédérale de Lausanne (EPFL) acaba de desarrollar el primer circuito integrado fabricado con Molibdenita.
La Molibdenita se identificó por dos factores, fundamentalmente, por un lado porque era tenía menor volumen que el Silicio (algo interesante para buscar una reducción del tamaño) y, por otra parte, se había identificado este material como un posible sustrato sobre el que fabricar transistores que consumieran 100 000 veces menos energía que sus equivalentes en Silicio cuando el transistor está en reposo.
Hasta la fecha, el Silicio no había permitido sobrepasar la barrera de los 2 nanómetros, punto en el que el Silicio podía presentar un proceso de oxidación de su superficie en el que sus propiedades químicas se deteriorarían. Sin embargo, el uso de la Molibdenita permite realizar circuitos integrados hasta tres veces más pequeños porque, a esa escala, el material sigue siendo muy estable y sus propiedades eléctricas siguen siendo fáciles de controlar.
Ampliar información en: ALT1040
Bajo licencia creative Commons
Investigadores de la teoría de cuerdas simulan el big-bang en superordenador
Un trío de físicos japoneses han efectuado una reformulación de la teoría de cuerdas, llamada IIB , en el que las matrices se utilizan para describir las propiedades del universo físico, en un superordenador, para demostrar efectivamente que el universo se infló de manera espontánea en tres de las direcciones, dejando las otras seis dimensiones bien envueltas, como la teoría de cuerdas ha previsto desde el principio. Su trabajo, tal como se describe en un documento de prepublicada en el servidor arXiv, que aparecerá pronto en Physical Review Letters, en efecto, describe el nacimiento del universo.
La teoría de cuerdas, como la mayoría sabe, es la combinación de la mecánica cuántica con la teoría de la relatividad genera , que se supone que es la «teoría del todo», una teoría única que puede resumir y describir todo lo que ocurre en el universo. Hasta ahora ha mostrado ser útil para describir fenómenos tan dispares como el electromagnetismo, la gravedad y los agujeros negro. El problema con la teoría de cuerdas hasta ahora, aunque ha sido por su propia naturaleza, es que ha sido muy difícil de probar su veracidad, es decir, que en nuestro universo hay nueve dimensiones, con el tiempo como una décima, y que en lugar de un número infinito de puntos de partículas formando la base de todo, es todo lugar, hay un número infinito de cuerdas que oscilan, llamadas cuerdas. Para complicar las cosas se da el hecho de que sólo podemos ver tres de esas dimensiones, ya que, teóricamente, las otros seis se plegaron en unas estructuras diminutas llamadas Calabi-Yau.
Para evitar estos problemas, los investigadores recurrieron a la modelo de matriz IIB, que es donde la teoría de cuerdas se representa mediante una matriz infinitamente grande, aunque en este caso, fue reducido a tan sólo 32×32, a efectos prácticos. El equipo de modelado simuló una matriz en un superordenador, para luego crear cientos de miles de matrices de cada simulación de los primeros momentos del universo. Se corrió la simulación durante dos meses. La simulación permitió que el equipo viera la esencia de como el universo alcanzaba el punto de expansión durante el Big Bang. Pero lo más importante, fueron capaces de ver como las nueve dimensiones aparecen, en el momento justo, en tres direcciones, que seis de ellas se pliegan, así como la teoría de cuerdas ha sugerido que sucedió durante el nacimiento del universo .
El equipo planea ver si se puede modelar como el espacio-tiempo cuántico evoluciona en el que ahora percibimos a nuestro alrededor, mediante la construcción de modelos más grandes con grandes matrices.
Fuente: PhysicsWorld
Los manuscritos de Newton disponibles en internet
La Cambridge Digital Library ha escaneado y pasado a formato digital los Principia Mathematica de Isaac Newton, la obra más importante del científico inglés que introdujo a la Física en la modernidad. Son los manuscritos de Newton con sus anotaciones así como un cuaderno de juventud del científico (The Waste Book) en donde fue anotando cálculos e ideas. En la actualidad están disponibles unas cuatro mil páginas digitalizadas pero se espera ampliar el contenido durante el próximo año. Se puede encontrar más información en: Cambridge Digital Library y Papers of Sir Isaac Newton (Add. 3958-4007 and 9597) .
Robert Noyce, inventor del circuito integrado es el homenajeado por Google en su doodle
En el buscador de Google aparece hoy un chip que forma su doodle y pulsándolo conduce hasta la página donde se muestra información relacionada. Hoy Google rinde homenaje con este doodle en forma de microchip al creador de este tipo de elemento, Robert Noyce, que actualmente es la base de casi todos los .dispositivos que se usan en cualquier ámbito de la actividad humana El reconocimiento de este invento se dio tanto a Robert Noyce como a Jack Clair Kilby.
Robert Noyce además fue cofundador de la empresa Intel fabricante de microprocesadores habituales en los ordenadores y que son el núcleo de estas máquinas. Hoy 12 de diciembre se cumplen 84 años desde el nacimiento de este científico que falleció a los 62 el año 1990.
El primero de estos microchips llegó al mundo en 1961 y en año 1964 algunos de estos microprocesadores ya contaban con 32 transistores, que parecen ridículo si los comparamos con los más de 700 millones que poseen los últimos Intel Core i7.
Estos datos también nos sirven para darnos cuenta de la gran evolución que ha sufrido la tecnología en este último medio siglo.
Fuente: es.wikipedia.org
Uno de los microprocesadores más pequeños del mundo
Un equipo de científicos, dirigido por Guillaume Gervais del Departamento de Fisica de McGill y Mike Lilly de los Laboratorios Nacionales Sandia (EE.UU.), han diseñado uno de los más pequeños circuitos electrónicos del mundo. Está formado por dos hilos separados por sólo unos 150 átomos o 15 nanómetros (nm).
El descubrimiento, publicado en la revista Nature Nanotechnology, podrían tener un efecto significativo en la velocidad y la potencia de los circuitos integrados cada vez más pequeños en el futuro, como teléfonos inteligentes, computadoras de escritorio, televisores y sistemas de GPS.
Esta es la primera vez que alguien ha estudiado cómo los cables de un circuito electrónico interactuan unos con otros cuando se empaquetan juntos tan estrechamente. Sorprendentemente, los autores encontraron que el efecto de un alambre en el otra puede ser positivo o negativo. Esto significa que una corriente en un cable puede producir una corriente en el otro que es, ya sea en el mismo sentido u opuesto. Este descubrimiento, basado en los principios de la física cuántica, sugiere la necesidad de revisar nuestra comprensión de cómo, incluso los circuitos electrónicos más simples, se comportan a nanoescala.
Además de los efectos sobre la velocidad y eficiencia de los futuros circuitos electrónicos, este descubrimiento también podría ayudar a resolver en el futuro uno de los grandes desafíos del diseño, la gestión de la creciente cantidad de calor producido por los circuitos integrados.
El conocido teórico Markus Buttiker especula que podría ser posible para aprovechar la energía perdida en forma de calor en un cable mediante el uso de otros cables cercanos. Por otra parte, Buttiker cree que estos resultados tendrán un impacto sobre el futuro de la investigación fundamental y aplicada en nanoelectrónica.
La investigación fue financiada por Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada, los Fonds de recherche Nature et Technologies of Quebec, el Canadian Institute for Advanced Research y el Center of Integrated Nanotechnologies en Sandia National Laboratories.
Fuente de la información: McGill University
Referencia de Nature: D. Laroche, G. Gervais, M. P. Lilly, J. L. Reno. Positive and negative Coulomb drag in vertically integrated one-dimensional quantum wires. Nature Nanotechnology, 2011; 6 (12): 793 DOI: 10.1038/nnano.2011.182
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