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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.
Bikini capturador de energía solar para cargar accesorios
El traje de baño está diseñado en Estados Unidos por Andrew Schneider, quien elaboró el bikini con los paneles fotovoltaicos, cosidos con hilo conductor.
El bikini solar permite al usuario conectar un iPod o una cámara con tomas de corriente USB cosidas en la tela, lo que significa que nunca se quedará con la batería descargada en la playa.
Cada bikini se elabora a medida y se tarda 80 horas en coser a mano, pero, sorprendentemente, sólo cuesta 120 libras esterlinas – no más caro que cualquier traje de baño de diseño, que se pueda encontrar en el mercado.
El Sr. Schneider, de 30 años, dijo: «Uso 40 finas células fotovoltaicas individuales y flexibles para cada bikini. Se cosen a un bikini normal con un fino hilo conductor «.
«Cualquier cosa que usted puede alimentar o cargar a través de una conexiónUSB se puede alimentar y cargar con el bikini solar, asumiendo por supuesto que estás fuera de casa bajo el sol.»
El diseñador está trabajando en un sistema de enfriado de bebidas adaptado a los bañadores de los hombres.
Ampliar información en: METRO.co.uk
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
Cactus, radiación y ordenadores.
En algunas tiendas, normalmente situados al lado de la caja, hay pequeños cactus que se venden como ‘Cactus de ordenador’, que supuestamente absorben las radiaciones electromagnéticas que estos equipos informáticos emiten. Tal afirmación no tiene ningún fundamento ni científico ni lógico.
Existen muchos tipos de radiaciones electromagnéticas, desde la luz visible, la infrarroja, microondas, ultravioleta, rayos gamma, rayos X…. Algunas son dañinas para los seres vivos y otras no. Las radiaciones dañinas son las ionizantes, entre las que figuran los rayos gamma o los rayos X, entre otras. Son radiaciones muy penetrantes, es decir, con una longitud de onda muy corta y capaces de romper enlaces químicos. De esta manera alteran los tejidos vivos. El efecto sobre la salud depende de la cantidad que se reciba. Existe un umbral por debajo del cual la exposición no acarrea consecuencias dañinas. Por eso, por ejemplo, podemos hacernos radiografías con rayos X sin que nos afecte.
El sol, las rocas y los rayos cósmicos son fuentes naturales de radiaciones ionizantes y a las que nos exponemos todos los días, pero la cantidad es tan pequeña que no nos produce ningún efecto. Los ordenadores no emiten este tipo de radiaciones dañinas. ”Emiten radiación visible proveniente de los monitores y pantallas, radiación infrarroja porque el ordenador está caliente y el wifi y el bluetooth emiten microondas de baja frecuencia, que son parecidas a las que emiten los teléfonos móviles”, explica a RTVE.es Mario Herrero Valea, vocal del Grupo Especializado en Divulgación de la Física de la Real Sociedad Española de Física. Y no solo el ordenador .”Todo circuito eléctrico recorrido por una señal eléctrica alterna (que varíe con el tiempo) actúa como una antena, emitiendo ondas electromagnéticas en la misma frecuencia con la que varíe el pulso del circuito”, señala. Así, todo circuito presente en un hogar (no solo el PC) radía ondas electromagnéticas”, puntualiza este físico. “Sin embargo, estas son de tan baja frecuencia e intensidad que se pueden obviar en todo momento”, subraya. No tienen efectos perjudiciales sobre la salud.
Un cactus al lado de un ordenador absorberá las radiaciones electromagnéticos que lo alcancen. Las ondas viajan en línea recta, así que si queremos que nos sirva de pantalla protectora deberíamos de situar varios cactus entre el ordenador y nosotros, tapando por completo el monitor. “Toda radiación que impacte en él será absorbida… pero es que lo mismo ocurre con la carne de ternera, por ejemplo, y todavía no he visto el mito de que colgar un filete del monitor sea recomendable para la salud…”, comenta con humor. Y aún así, nos llegarían las radiaciones procedentes de otras partes de la computadora.
Fuente: ConocerCiencia
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/
El efecto Doppler encontrado a nivel molecular, 169 años después de su descubrimiento
Lo sepan o no, cualquiera que haya recibido una multa por exceso de velocidad después de ser captado por un radar, ha experimentado el efecto Doppler que consiste en un cambio mensurable en la frecuencia de la radiación basado en el movimiento de un objeto , que en este caso es el circulando por ejemplo a 160 km por hora en una limitada a 80 km por hora.
Por primera vez, los científicos han demostrado experimentalmente una versión diferente del efecto Doppler en un ámbito mucho, mucho más pequeña – la rotación de una molécula individual. Previamente de esto efecto se había teorizado, pero mediante un experimento complejo con un sincrotrón se ha demostrado que es real.
«Algunos de nosotros pensamos sobre esto hace tiempo, que era muy difícil de demostrar experimentalmente», dijo T. Darrah Thomas, un profesor emérito de química en la Universidad Estatal de Oregón (EE.UU.) e integrante de un equipo de investigación internacional que acaba de anunciar sus hallazgos en la revista Physical Review Letter, una revista profesional de gran prestigio.
La mayoría de las ilustraciones del efecto Doppler se llaman «traslacionales», es decir, el cambio en la frecuencia de la luz o el sonido cuando un objeto se aleja de los demás en línea recta, como un coche que pasa por un radar. El concepto básico se ha entendido desde que el físico austríaco llamado Christian Doppler lo propuso por primera vez en 1842.
Sin embargo, un efecto similar se observa cuando algo gira, afirman los científicos.
«Hay un montón de pruebas del efecto Doppler rotacional en entes grandes, como un planeta girando o una galaxia», dijo Thomas. «Cuando un planeta gira, la luz que de ella se desplaza a mayor frecuencia en el lado que gira hacia ti y a una menor frecuencia en el lado que gira lejos de ti. Pero esta fuerza básica, actúa incluso en el nivel molecular.»
En astrofísica, el efecto Doppler rotacional se ha utilizado para determinar la velocidad de rotación de cuerpos tales como planetas. Pero en el nuevo estudio, los científicos de Japón, Suecia, Francia y Estados Unidos proporcionaron la primera prueba experimental de que lo mismo ocurre incluso con las moléculas.
En este nivel, pequeño, que se encuentran, el efecto Doppler rotacional puede ser incluso más importante que el movimiento lineal de las moléculas, según el estudio.
Los resultados se espera que tengan aplicación en una mejor comprensión de la espectroscopia molecular, en el que se utiliza la radiación emitida por las moléculas para estudiar su composición y propiedades químicas. También es relevante para el estudio de los electrones de alta energía, dijo Thomas.
«Hay algunos estudios en los que una mejor comprensión de este efecto Doppler de rotación será importante», dijo Thomas. «Mayormente es sólo interesante. Hemos sabido del efecto Doppler un tiempo muy largo, pero hasta ahora nunca se había sido capaz de ver el efecto Doppler rotacional en las moléculas.»
Fuente de la publicación:
T. D. Thomas, E. Kukk, K. Ueda, T. Ouchi, K. Sakai, T. X. Carroll, C. Nicolas, O. Travnikova, and C. Miron. Experimental observation of rotational Doppler broadening in a molecular system. Physical Review Letters, Accepted Apr 12, 2011
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
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