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Interruptor atómico basado en el control de la posición de un solo átomo
Avances recientes en Nanotecnología han permitido miniaturizar a escala atómica los interruptores electrónicos. Ahora, un equipo internacional de científicos de la Universidad de Constanza en Alemania —en el que se encuentra el físico Juan Carlos Cuevas de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM)— ha demostrado que un nanohilo de aluminio puede usarse como un interruptor que se enciende y se apaga controlando eléctricamente la posición de un único átomo.
De acuerdo con el trabajo publicado recientemente en la revista Nature Nanotechnology, estos interruptores atómicos podrían convertirse en los elementos de memoria no volátil más pequeños que hasta ahora se hayan desarrollado para el almacenamiento de información.
Los experimentos que llevaron a estas conclusiones debieron realizarse a muy bajas temperaturas (por debajo de 1 K), ya que es en estas condiciones que el aluminio se convierte en un material superconductor.
Alcanzar la superconductividad del aluminio permitió a los científicos utilizar las características corriente-voltaje para revelar las propiedades cuánticas de transporte en ambas posiciones del interruptor (apagado y encendido).
“En los experimentos se utilizó un puente metálico basado en una película delgada o nanohilo de aluminio —explica Juan Carlos Cuevas—. Este puente se rompe primero de forma controlada por medios mecánicos para formar un contacto con apenas unos pocos átomos en su parte más estrecha. Después se hace pasar una corriente eléctrica mediante un complejo protocolo, hasta que se consigue que el nanohilo exhiba dos valores de la resistencia eléctrica bien definidos. Cuando esto ocurre, el nanocircuito se comporta como un interruptor electrónico”, completa el físico de la UAM.
En el plano teórico los investigadores llevaron a cabo simulaciones por ordenador para averiguar las configuraciones atómicas que se generan en el interruptor. Estas simulaciones, combinadas con un teoría cuántica de la conducción eléctrica, permitieron a los científicos demostrar que el proceso de conmutación del interruptor se produce por la reordenación de un solo átomo inducida por el paso de la corriente.
Fuente: Cienci Kanija
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Chip IBM de nanotubos de carbono en vez de silicio
Se trata de un chip para ordenadoes basado en nanotubos de carbono, con más de 10000 transistores, una cifra que aún hoy parece irrisoria si pensamos que los actuales microprocesadores de silicio integran millones de transistores, pero como anuncian desde IBM, es el primer a real vance hacia la estandarización futura de esta tecnología.
Dice la Ley de Moore (es una ley no en el sentido de las leyes de la física) formulada en 1965 por el cofundador de Intel, Gordon E. Moore, que aproximadamente cada dos años se duplica el número de transistores en un circuito integrado. Una ley empírica que hasta ahora se ha podido cumplir y constatar. Una ley cuya tendencia continuaría las siguientes dos décadas y que en 1975 fue modificada por el propio Gordon, afirmando que el ritmo bajaría y que la capacidad de integración de duplicaría cada 24 meses.
El hombre determinó una fecha de caducidad para la ley, una fecha que llegaría en el año 2007 por una nueva tecnología que vendría a sustituir y suplir a la actual. Y es que tecnologías como la de IBM van encaminadas a superar la Ley de Moore si pensamos que los transistores están próximos a su límite en cuanto a tamaño, cada vez más pequeños.
¿Y cómo funciona esta tecnología? En los nanotubos de carbono (CNT), cada tubo tiene un espesor de un átomo y la forma de un cilindro. Estos pueden conducir la electricidad mejor que el propio silicio funcionando a la perfección como transistor con un tamaño mucho más pequeño que el silicio, con dimensiones inferiores a 10 nanómetros.
Se trata de una alternativa a la actual donde a la reducción de tamaño del chip hay que añadirle el aumento de densidad para que se iguale a las prestaciones de chips de hoy en día.
Fuente: ALT1040
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Nanopartículas de oro y plata en tarjetas de crédito
Especialistas de la Universidad Autónoma Metropolitana de México (UAM) trabajan en un proyecto multidisciplinario para la obtención de nanopartículas, que podrían aplicarse en la informática. Estas podrán extender la seguridad de una tarjeta de crédito o débito con la grabación de una formación de millones de nanopartículas ordenadas en representación de anillos o cruz en el chip. Este patrón sólo podrá ser detectados por un aparato específico colocado en el cajero automático o las terminales punto de venta.
Estos dispositivos nanoestructurados están fabricados mediante irradiación láser y a través de diversos elementos difractores que pueden ser huecos, bordes de navaja y rejillas, entre otros. Y al usar una pieza de plata como blanco específico puede evaporarse mediante el método de luz y, por tanto, conseguir nanoestructuras de este material sobre una superficie como un vidrio.De esta manera entre el vidrio y el láser se coloca una máscara con un hueco pequeño para nuevamente mandar pulsos de luz hacia la plata y, con ello, formar el patrón de anillos que estarían sobre el chip de las tarjetas de crédito
Ampliar en: Boletines UAM
Primeras imágenes a todo color a 100000 ppp
Inspirado por los coloridos de las vidrieras, investigadores de Singapur han mostrado un innovador método para producir imágenes en color, nítidas y de amplio espectro a 100000 ppp (una pulgada equivale a 2.54 cm), que puede ser aplicable en pantallas reflectivas a color, sistemas anti-falsificación y alta densidad de grabación óptica de datos. En tanto que los pilares no se corroen ni cambian de forma, la imagen no cambiará con el tiempo. Los usos potenciales podrían incluir marcas de agua a escala nanométrica, criptografía, y como método de embalaje de grandes cantidades de datos en medios físicos, como un DVD. Como las nanoestructuras son permanentes, la tecnología podría ser útil para archivar contenido durante largos períodos de tiempo.
Investigadores del Instituto A * STAR de Investigación de Materiales e Ingeniería (IMRE) han desarrollado un método innovador para la creación de un amplio espectro de imágenes a color de 100000 puntos por pulgada (ppp), hacen uso de estructuras nanométricas, sin necesidad de tintas o colorantes. En comparación, las actuales impresoras industriales tales como impresoras de inyección de tinta y laser, éstas solo puede alcanzar hasta 10000 dpi, mientras que los métodos de investigación en marcha son capaces de dispensar colorantes para imágenes de un solo color. Este avance novedoso permite colorear no como una cuestión de entintado sino como una cuestión litográfica, que potencialmente puede revolucionar la forma en que las imágenes se imprimen y se desarrollará posteriormente para su uso en color de alta resolución reflectante muestra así como almacenamiento de alta densidad óptica de datos.
La inspiración para la investigación se derivó de vidrios de colores, que tradicionalmente se preparan mezclando pequeños fragmentos de metal en el cristal. Se encontró que las nanopartículas de metal a partir de estos fragmentos dispersan la luz que pasa a través del cristal para dar a las vidrieras sus colores. El uso de un concepto similar con la ayuda de herramientas de nanotecnología, ha dado lugar a que los investigadores modelen con precisión nanoestructuras metálicas, y diseñen la superficie para reflejar luz para conseguir las imágenes de color.
Fuente: Next Big Future
Fusión de lo biológico y lo electrónico
Investigadores desarrollan método para hacer crecer tejidos ‘Cyborg’ con nanoelectrónica embebida.
Científicos de Harvard, por primera vez, han creado un tipo de tejido «cyborg» mediante la incorporación de una red tridimensional funcional, de cables biocompatibles a nanoescala en tejidos humanos «ingenierizados».
Como se describe en un artículo publicado el 26 de agosto en Nature Materials, un equipo de investigación multiinstitucional liderado por Charles M. Lieber, el Hyman Mark, Jr. Profesor de Química en la Universidad de Harvard y Daniel Kohane, profesor de Harvard Medical School en el Departamento de Anestesia en el Hospital infantil de Boston desarrollaron un sistema para la creación de «andamios» a nanoescala que podrían ser sembrados con células que más tarde se convirtieran en tejido.
También contribuyeron a la obra Robert Langer, del Instituto de Koch en el Massachusetts Institute of Technology, y Suo Zhigang, E. Allen, y Marilyn M. Puckett profesor de Mechanics and Materials at Harvard’s School of Engineering and Applied Sciences.
«Los métodos actuales que tenemos para el seguimiento o la interacción con los sistemas vivos son limitados», dijo Lieber. «Podemos usar electrodos para medir la actividad en las células o tejidos, pero las daña. Con esta tecnología, por primera vez, podemos trabajar en la misma escala que la unidad de sistema biológico sin interrumpirlo. En última instancia, se trata de la fusión de tejido con la electrónica de una manera que se hace difícil determinar dónde termina el tejido y empieza la electrónica. »
La investigación responde a la preocupación que ha sido asociada con el trabajo sobre el tejido de bioingeniería – cómo crear sistemas capaces de detectar los cambios químicos o eléctricos en el tejido después de haber sido cultivados e implantados. El sistema también podría presentar una solución a las luchas de los investigadores en el desarrollo de métodos para estimular directamente los tejidos artificiales y medir las reacciones celulares.
«En el cuerpo, el sistema nervioso autónomo realiza un seguimiento de pH, química, oxígeno y otros factores, y desencadena respuestas según sea necesario,» explicó Kohane. «Necesitamos ser capaces de imitar el tipo de bucles de retroalimentación intrínseca que el cuerpo ha desarrollado con el fin de mantener el control de calidad en el nivel celular y tisular.»
Utilizando el sistema nervioso autónomo como inspiración, Bozhi Tian, un antiguo estudiante de doctorado bajo Lieber y exestudiante postdoctoral en el Kohane y los laboratorios de Langer, y colaborador Jia Liu trabajaron en el laboratorio de Lieber en Harvard para construir una malla como las redes de silicio a nanoescal,a cables-sobre 30 a 80 nm de diámetro, en forma de planos lisos o en una conformación reticular. El proceso de construcción de las redes, Lieber, dijo, es similar a la utilizada para grabar microchips.
Comenzando con un sustrato de dos dimensiones, los investigadores diseñaron una malla de polímero orgánico alrededor de los cables a nanoescala, que sirven como los elementos críticos de detección a nanoescala. Electrodos a nanoescala, que conectan los elementos de nanocables, se construyeron entonces dentro de la malla para permitir los transistores de nanocables para medir la actividad en las células sin dañarlas. Una vez completo, el sustrato se disolvió, dejando a los investigadores con una esponja en forma de red o una malla que puede ser doblado o enrollado en un huésped de formas tridimensionales.
Una vez completa, las redes eran lo suficientemente porosas para permitir el equipo de semillas con células y estimular las células para crecer en cultivos 3D.
«Los esfuerzos previos para crear redes de bioingeniería de sensores se han centrado en dos dimensiones, donde los diseños de células de cultivo crecen en la parte superior de los componentes electrónicos, o en los diseños conformados donde las sondas se colocan en superficies de tejido», dijo Tian. «Es deseable tener una imagen precisa del comportamiento celular dentro de la estructura 3D de un tejido, y también es importante tener sondas a nanoescala para evitar la interrupción de cualquiera arquitectura celular o tisular.»
Usando las células del corazón y de los nervios, el equipo ha dirigido con éxito que los tejidos contengan incrustadas redes a nanoescala sin afectar la viabilidad de las células o la actividad. Los dispositivos integrados, que fueron capaces de detectar señales eléctricas generadas por las células profundas dentro del tejido, y para medir los cambios de estas señales en respuesta a los fármacos cardio-o neuro-estimulantes.
Los investigadores también fueron capaces de construir vasos sanguíneos de bioingeniería, y se utiliza la tecnología integrada para medir los cambios de pH – como se vería en respuesta a la inflamación, isquemia y otros entornos de bioquímica o celular – tanto dentro como fuera de los vasos.
A pesar de una serie de aplicaciones potenciales existentes para esta tecnología, el uso a más corto plazo, dijo Lieber, puede provenir de la industria farmacéutica, donde los investigadores pueden utilizar la tecnología para estudiar con más precisión cómo las drogas recién desarrollados actuan en tejidos tridimensionales, en lugar de capas delgadas de células cultivadas. El sistema también podría usarse algún día para controlar los cambios en el cuerpo y reaccionar en consecuencia, sea a través de la estimulación eléctrica o la liberación de un fármaco.
Fuente: EurekAlert!
Impresión directa de nanoestructuras por autoenfoque electrostático de nanogotas de tinta
Investigadores de ETH-Zurich han desarrollado un método económico, rápido y reproducible para la impresión de pequeñas estructuras en forma similar al arte de impresión mediante una impresora de chorro de tinta. Ahora están planeando un spin-off.
Usando un nuevo método de impresión de nanogotas, estructuras diminutas puede ser aplicadas a superficies diferentes de una manera rápida y reproducible. Es rápido debido a que la impresora puede ser programada de tal manera que el material se aplica precisamente donde se necesita. La eliminación del exceso de material, como es necesario, con otros métodos a niveles de micro y nanoescala, ya no es necesario, ahorrando valiosos recursos.
Por otra parte, en comparación con los métodos establecidos que realizan funciones similares en nanoescala, la nueva técnica es mucho menos costosa. No necesita grandes instalaciones, salas limpias de alta clasificación, temperaturas excesivamente altas o valores especiales de presión. Funciona perfectamente sin pasos de vacío laboriosos que consumen mucho tiempo, necesario en muchos otros procesos.
Como resultado, el rendimiento y el tamaño de las superficies impresas se puede aumentar considerablemente durante la producción industrial, dice Poulikakos. Además, los prototipos en escala más pequeña se puede realizar rápida y asequible. Todo esto hará que el método sea mucho más atractivo que las alternativas ya disponibles.
Información sobre usos de interés en: Nature – Direct printing of nanostructures by electrostatic autofocussing of ink nanodroplets
Un transistor de nanotubos de carbono puede ser arrugado como un trozo de papel
Gracias a las propiedades flexibles y robustas de los nanotubos de carbono, investigadores han fabricado transistores que se pueden enrollar, plegar y estirarse. Ahora, un equipo de Japón ha hecho un transistor de nanotubos de carbono que puede ser arrugado como un trozo de papel, sin degradación de sus propiedades eléctricas. El nuevo transistor es el más flexible que no experimenta pérdida de rendimiento.
Los investigadores, Shinya Aikawa y coautores de la Universidad de Tokio y la Universidad de Ciencias de Tokio (Japón) han publicado su estudio en una reciente edición de Applied Physics Letters.
«Lo más importante es que la electrónica actual podría ser útil en lugares o situaciones que antes no era posible», dijo el coautor Shigeo Maruyama, un profesor de ingeniería mecánica en la Universidad de Tokio, a PhysOrg.com. «Nuestro dispositivo es tan flexible y deformable, que podría ser pegado en cualquier lugar. Esto podría conducir a dispositivos electrónicos activos que se aplican como un adhesivo o un vendaje adhesivo, así como a la electrónica de portátiles «.
A diferencia de otros transitores de efecto de campo (FET), el nuevo FET es único en que todos los canales y los electrodos están hechos de nanotubos de carbono (CNT), mientras que el sustrato está hecho de de polialcohol vinílico (PVA) altamente flexible y transparente. Anteriormente, la mayoría de los FETs flexible, transparentse han utilizado oro u óxido de indio y estaño como electrodos. Sin embargo, el oro disminuye la transparencia de los dispositivos mientras que el óxido de indio y estaño es frágil y limita la flexibilidad. FET recientes han sido compuestos enteramente por nanotubos de carbono, pero hasta ahora estos dispositivos se han construido en substratos de plástico gruesos, lo que limita su flexibilidad.
Después de modelar los componentes del dispositivo utilizando fotolitografía estándar y laminando con el PVA, el espesor final del nuevo CNT-FET fue de aproximadamente 15 micras. Este hecho de delgadez del dispositivo altamente flexible, se ha verificado con pruebas que muestran que el transistor terminado podría soportar un radio de curvatura de un mm con casi ningún cambio en las propiedades eléctricas. Aunque otros transistores flexibles se han desarrollado con radios tan bajos como 0,1 mm, el nuevo transistor es el más flexible que no experimenta una degradación del rendimiento.
Después de someter el transistor a 100 ciclos de arrugado, los investigadores observaron una ligera disminución en la corriente de fuga máxima, que puede ser debido a algunas conexiones de trazos en la red CNT. Sin embargo, la disminución mínima en corriente de drenaje máxima, lo que se estabiliza después de aproximadamente 30 ciclos, no afecta a la transconductancia global, que no fue afectada por la flexión repetida.
Ampliar en: Shinya Aikawa, et al. “Deformable transparent all-carbon-nanotube transistors.” Applied Physics Letters 100, 063502 (2012). DOI: 10.1063/1.3683517
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.
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)
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