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La energía de vibración el secreto de la electrónica con alimentación propia
Un equipo de ingenieros de varias universidades ha desarrollado lo que podría ser una solución prometedora para cargar baterías de teléfonos inteligentes en cualquier lugar – sin la necesidad de un cable eléctrico.
Incorporado directamente en una vivienda móvil, el equipo nanogenerador podría capturar y convertir la energía de vibración de una superficie, tal como el asiento del pasajero de un vehículo en movimiento, en energía para el teléfono.»Creemos que este desarrollo podría ser una nueva solución para la creación de la electrónica personal autocargable», dijo Xudong Wang, profesor asistente de ciencia de los materiales e ingeniería en la Universidad de Wisconsin-Madison (EE.UU.).
Wang, el estudiante Yanchao Mao y colaboradores de la Universidad Sun Yat-sen en China, y la Universidad de Minnesota Duluth describieron su dispositivo, un nanogenerador piezoeléctrico mesoporoso, en la revista Advanced Energy Materials.
El nanogenerador se elebora de un material de polímero piezoeléctrico común llamado fluoruro de polivinilideno, o PVDF. Los materiales piezoeléctricos pueden generar electricidad a partir de una fuerza mecánica, a la inversa, también pueden generar una tensión mecánica a partir de un campo eléctrico aplicado.
En lugar de depender de una red o de un campo eléctrico, los investigadores incorporaron nanopartículas de óxido de zinc en una película delgada de PVDF para desencadenar la formación de la fase piezoeléctrica que permite la captura de la energía de vibración. Luego, se graban las nanopartículas de la película, y los poros interconectados resultantes – llamados «mesoporos» debido a su tamaño – hacen que el material de otra manera rígido, se comporte como una esponja.
Ese material esponjoso que es clave para la captura de la energía de vibración. «Cuanto más blando sea el material, más sensible es a pequeñas vibraciones», dice Wang.
El nanogenerador en sí incluye hojas de electrodos delgados en la parte delantera y trasera de la película de polímero mesoporoso, y los investigadores pueden adjuntar esta película suave, flexible a la perfección a las superficies planas, rugosas o con curvas, incluyendo la piel humana. En el caso de un teléfono móvil celular, utiliza el propio peso del teléfono para mejorar su desplazamiento y amplificar su salida eléctrica
El nanogenerador podría convertirse en una parte integral de un dispositivo electrónico y automáticamente la energía capturada de las vibraciones ambientales serviría para alimentar el dispositivo directamente.
Wang dice que la sencillez del proceso de diseño y fabricación de su equipo se puede escalar bien a los ajustes de fabricación más grandes. «Podemos crear propiedades mecánicas sintonizables en la película», dice. «Y también es importante el diseño del dispositivo. Porque nos podemos dar cuenta que con esta estructura, podría llegar a ser posible encender el teléfono o disponer de sistemas de sensores autoalimentados».
Fuente:Universidad de Wisconsin-Madison
Transistores biodegradables a partir de sangre, leche y proteína de moco
Investigadores de la Universidad de Tel Aviv (Israel) allanan el paso a una nueva era en la nanotecnología, los transistores hechos de sangre, leche y moco.
Las proteínas de la sangre, la leche y moco pronto podría sustituir al silicio para producir transistores, que amplifican las señales eléctricas y se encuentran en la base de la tecnología más moderna. Una de las ventajas más importantes de este descubrimiento es que estos transistores serán biodegradables.
Un equipo de investigadores, entre ellos los estudiantes Elad Mentovich y Netta Hendler del Departamento de Química de la Universidad de Tel Aviv y el Centro de Nanociencia y Nanotecnología , con el supervisor Shachar Richter y en colaboración con el Prof. Michael Gozin y el estudiante Bogdan Belgorodsky. , han unido la biología y la química para crear un automontaje de transistores a base de proteínas.
Cada proteína tiene propiedades únicas y cuando se mezclan, juntas pueden crear un circuito completo con capacidades electrónicas y ópticas con una gran flexibilidad en términos de conductividad, de almacenamiento de memoria , y fluorescencia .
Las proteínas de la sangre pueden absorber oxígeno permitiendo a los investigadores agregar diferentes productos químicos para ajustar las propiedades de los semiconductores con el fin de crear propiedades tecnológicas específicas. Las proteínas de la leche, que son fuertes y estables en ambientes diferentes, forman las fibras que se convierten en los componentes básicos de los transistores. Por último, las proteínas de la mucosa tienen la capacidad para mantener la fluorescencia de colores rojo, verde y azul separados, creando juntos la emisión de luz blanca que es necesaria para la óptica avanzada.
Si esto puede ser ampliado, habrá una importante revolución en la tecnología a nanoescala. En primer lugar, habrá un cambio de una época de silicio a una era de carbono, y estos productos serán biodegradables, señala Mentovich.
Apple, Nokia y todas las grandes compañías electrónicas podrían finalmente ayudar a abordar el creciente problema de los desechos electrónicos, que desbordan los vertederos de todo el mundo.
En segundo lugar, los transistores construidos a partir de las proteínas de la sangre, la leche y moco será ideales para la producción de dispositivos pequeños y flexibles. La tecnología actual que utiliza silicio es de 18 nanometros, pero en el caso de proteína de la sangre, por ejemplo, la película es de aproximadamente cuatro nanómetros.
Este avance en la electrónica biológica podría conducir a una nueva gama de tecnologías flexibles, pantallas, teléfonos móviles, tabletas, biosensores, y chips de microprocesadores. La esperanza es que esto puede conducir a una tecnología más flexible y respetuoso con el medio ambiente .
Antenas moleculares
Unos científicos han usado dos moléculas como antenas y han conseguido transmitir señales en forma de fotones individuales, desde una a la otra.
Una conexión de radio establecida mediante fotones individuales sería ideal para diversas aplicaciones de comunicación cuántica, como por ejemplo en la criptografía cuántica o en una computadora cuántica.
Las partículas individuales de luz son el medio elegido para transmitir bits cuánticos. En el futuro, estas unidades de información cuántica podrían sustituir en muchas aplicaciones a los bits convencionales si la computación cuántica logra despegar.
Puesto que un fotón solo no acostumbra a interactuar mucho con una molécula, los físicos tuvieron que usar ciertos «trucos» en sus experimentos, a fin de conseguir que la molécula receptora registrara la señal luminosa. Se valieron de dos capas dopadas con moléculas de tinte, separadas por varios metros y conectadas por un cable de fibra óptica. Y se trabajó con muestras enfriadas hasta 272 grados Celsius bajo cero, es decir, casi hasta el cero absoluto aproximadamente 273,15 grados bajo cero.
Fuente: NANOTECNOLOGIA UDLAP
Ordenador con nanotubos de carbono
Ingenieros de la Universidad de Stanford (EE UU.) han logrado construir por primera vez un ordenador hecho íntegramente con transistores de nanotubos de carbono (CNT, por sus siglas en inglés).
Se trata de un dispositivo todavía muy básico, pero que incluye un sistema operativo y es capaz de ejecutar varios programas al mismo tiempo
Entre las dificultades que tiene trabajar con este material destaca que los nanotubos de carbono no crecen en líneas paralelas, como a los fabricantes de chips les gustaría. Otro problema es que una porción de estos nanotubos pueden acabar comportándose como cables metálicos que siempre conducen electricidad en vez de comportarse como semiconductores que pueden apagarse, señala la Universidad de Stanford en un comunicado.
El ordenador fue capaz de realizar tareas como contar y ordenar números. Además, incorpora un sistema operativo básico. Para mostrar su potencial, los investigadores probaron que el dispositivo también podía ejecutar una instrucción comercial denominada MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages), desarrollada a comienzos de la década de los ochenta del siglo pasado por John Hennessy, ingeniero y actual presidente de la Universidad de Stanford.
Fuente: NANOTECNOLOGIA UDLAP
La nanotecnología permitirá guardar información durante un millón de años
Los discos duros magnéticos actuales pueden guardar nuestros datos durante una década aproximadamente. Los CDs/DVDs teóricamente aguantan un máximo de 30 años, aunque su vida media suele rondar los quince si se guardan correctamente. Pero estas fechas son bastante limitadas y si nos fijamos en los últimos años no parece que vayan a mejorar mucho. Desde que IBM creó sus primeros discos en 1956 se ha aumentado la capacidad de almacenamiento y su eficiencia energética, pero hay algo que no ha cambiado; la vida media de los discos no ha mejorado.
Ahora gracias al trabajo de Jeroen de Vries y sus colaboradores de la Universidad de Twente, Holanda han conseguido un avance muy significativo. Han creado el primer modelo de disco capaz de guardar la información en una escala de tiempo muchísimo mayor, en concreto han testado y experimentado con un disco de un millón de años de vida, e incluso más.
Para conseguir este disco se fijaron en la energía mínima que se necesita para separar un estado de otro. En la energía de potencial necesaria para corromper un dato y convertirlo de un 0 a un 1. En definitiva, estudiaron a través de la Ley de Arrhenius cual es la relación entre la temperatura y la vibración atómica que hace que los datos se pierdan. Para que el disco aguante el millón de años que buscaban, la energía de activación tenía que estar entre 63KbT y 70KbT, valores que con la tecnología actual se pueden perfectamente lograr.
El modelo de disco es simple. Los nanotecnólogos almacenaron los datos en una lineas introducidas en un fino disco de tungsteno cubierto de una capa protectora de nitruro de silicio (Si3N4). Estos materiales fueron elegidos por sus bajos coeficientes de expansión térmica, lo que los hace perfectos para aguantar altas temperaturas. El siguiente paso es guardar la información, códigos QR con líneas de 100nm de ancho y calentarlos para ver como los datos se corrompen.
Según sus cálculos el modelo debería sobrevivir durante una hora a 445 Kelvin para que en condiciones normales el disco aguantara un millón de años. En el experimento el disco aguantó hasta los 848 Kelvin, aunque con graves pérdidas de información. Todo un éxito sin embargo que sobrepasó las expectativas de los propios científicos.
Hoy por hoy el libro de papel sigue siendo el medio más longevo que tenemos para almacenar nuestra cultura e información. Pero con estos nuevos discos magnéticos se nos abre una puerta increíble, una nueva oportunidad para el Proyecto Rosetta y una manera de despreocuparnos porque las futuras generaciones no puedan saber de nosotros. ¿Igualará algún día la escritura magnética a la impresa?
Ref: arxiv.org/abs/1310.2961 : Towards Gigayear Storage Using a Silicon-Nitride/Tungsten Based Medium
Fuente: omicrono
Nanotubos de carbono como material para transistores
Investigadores suizos han desarrollado un transistor cuyo elemento crucial es un nanotubo de carbono, suspendido entre dos contactos, con excelentes propiedades electrónicas. Un enfoque novedoso de fabricación permitió a los científicos construir un transistor sin histéresis de puerta. Esto abre nuevas vías para la fabricación de nanosensores y componentes que consumen poca energía.
Los límites de la microtecnología convencional, basada principalmente en el silicio, se han alcanzado. Más pequeño y mejor sólo puede lograrse mediante el uso de nuevos materiales y tecnologías. Esta es la razón por la que los investigadores esperna grandes hechos de los nanotubos de carbono (CNT), túbulos ultrapequeño de unos pocos nanómetros de diámetro, hechos de carbón puro.
CNTs tienen propiedades electrónicas, estructurales y mecánicas llamativos. El grupo de investigación liderado por Christofer Hierold, profesor de la Micro y nanosistemas en la ETH de Zurich, tiene como objetivo utilizar estos componentes en la nanoelectrónica. Él y su grupo de investigación, en particular, el estudiante de doctorado Matthias Muoth, han tenido éxito en la construcción de un transistor de efecto campo libre de histéresis basado en un CNT con nanocontactos . Los investigadores lo publicaron recientemente en «Nature Nanotechnology».
Para construir el transistor, los investigadores permitieron crecer a un solo CNT entre dos barras de policisilico . Para un buen contacto eléctrico, se ha de depositar el vapor del metal paladio en los extremos del túbulo de una manera muy precisa. Los científicos incluyeron una tapa deslizante, la máscara de sombra, para proteger a la parte media de los CNT de la metalización no deseada. Un sustrato de silicio, recubierto de metal y colocado tres micrometros por debajo del CNT, actuó como control del terminal llamado puerta.
La fabricación exitosa del transistor con el CNT y la interacción precisa de sus extremos con paladio no son los únicos aspectos decisivos para Christofer Hierold. Considera que el avance es el hecho de que el transistor no muestra lo que se llama histéresis de puerta. La histéresis está ausente incluso a una humedad atmosférica del 45 por ciento. Se refiere a esto como «un importante paso adelante para los componentes destinados a ser utilizados como sensores.»
La histéresis representa las propiedades no deseadas de un sistema electrónico. Por ejemplo, si el voltaje en la puerta de control del transistor se incrementa y luego se reduce de nuevo, no puede haber un cambio no deseado en el umbral de tensión del transistor. Las propiedades del transistor en un punto de trabajo a continuación, dependerán de su historia, por ejemplo, a las tensiones de puerta que ha sido previamente expuestos. These undesired shifts in the threshold voltage also originate from charges that can be trapped on defects in the CNT or in oxides in their vicinity. Estos cambios no deseados en el umbral de voltaje también se originan de las cargas que pueden ser atrapados en los defectos del CNT o de los óxidos cercanos.
El nuevo componente abre posibilidades interesantes de aplicación para sensores y otros componentes nano-electromecánicos. Por ejemplo podría ser el transistor utilizado en sensores de gas altamente sensibles o medidores de tensión, y también en un arreglo resonador como una nanobalanza. Los transistores CNT también podrían ser muy útiles como filtros para recibir la frecuencia correcta en teléfonos móviles, ya que son más pequeños y consumen menos energía que los filtros de frecuencia convencional. Esto implica la utilización de excitaciones electromecánicas para causar a un CNT, con una frecuencia característica, que vibre como una cuerda de guitarra. Las frecuencias restantes, por el contrario, no son capaces de excitar a los nanotubos. Según el profesor de la ETH, «es de esperar que tales filtros nano-electromecánicos serán mejores que los puramente electrónicos.» Él dice que, en cualquier caso, una gran ventaja de los nuevos componentes es su baja demanda energética.
Artículo compelto en: PHYSORG.COM
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Enlaces de interés:
Las nanotecnologías y las nuevas tecnologías de almacenamiento
«Una biblioteca en un chip» es lo que promete que un equipo de EE.UU. con una técnica para crear diminutas estructuras magnéticas, la nanopuntos. Faltan detalles y el logro sigue siendo distante en el tiempo, pero es un anuncio de una evolución futura prometedora …
A fin de miniaturizar la grabación de la información digital, las nanotecnologías ofrecen muchas vías objeto de estudio en estos momentos. En los EE.UU., el equipo de Jay Narayan, del Departamento de Ciencia de los Materiales e Ingeniería de la Universidad de Carolina del Norte, ha presentado recientemente en una conferencia algunos resultados obtenidos mediante el uso de unas nanoestructuras, llamadas nanopuntos (nanodots en Inglés).
Estos diminutos cristales de nitruro de titanio (TiN), que también contienen hierro y platino son sólo unos seis nanómetros de ancho y con propiedades magnéticas suficiente para almacenar un bit (0 o 1). Como especialista en este campo, el laboratorio ha desarrollado un método especial de fabricación que lleva a la creación de cristales muy puros, formados por epitaxia de haces moleculares (crecimiento de cristales espontánea pero controlado). Estos nanopuntos se crean en una superficie de silicio con técnicas similares a las utilizadas para los actuales circuitos electrónicos.
Creamos nanopuntos magnéticos que pueden almacenar un bit de información en cada uno de ellos resume Jay Narayan, lo que nos permite almacenar más de mil millones de páginas en un chip de una pulgada cuadrada (una pulgada es igual a 2.54 cm). El comportamiento es pobre. Una pulgada cuadrada es aproximadamente 6.5 centímetros cuadrados, y contiene una página, pero ¿cómo, on o sin texto? Sin embargo, mil millones de páginas es mucho. En texto plano, se obtiene el equivalente a unos 500000 diccionarios. Pero en 2008, Google afirmó haber indexado en internet billones de páginas web …
En 2007, un equipo británico de la Universidad de Cambridge hizo uso de nanopuntos, utilizados de diferentes formas para almacenar información en forma de estados magnéticos a escala de nanómetros. Con el uso de estos, los investigadores esperan capacidad mil veces mayores que las logradas con las técnicas actuales.
Los físicos no desesperan y esperan almacenar más información en la escala de unos pocos átomos, por ejemplo, gracias a la magnetorresistencia anisótropa balística (o Bamra). La memoria de nuestros aparatos todavía tiene un amplio margen de evolución …
Fuente: Futura-Techno
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Enlaces de interés:
– Actualidad informática: Nanotecnología
– Actualidad informática: Sistemas almacenamiento
– Apuntes Informática Aplicada al Trabajo Social. Introducción Hardware
Aparato de radio a escala nanométrica
Científicos del Lawrence Berkeley National Laboratory, Universidad de California, han conseguido crear el primer aparato de radio completo a escala nanométrica. Esta “nanoradio” esta formada por una única molécula de “nanotubo de carbono“, un nuevo material que promete lograr un desempeño mejor que los actuales semiconductores de silicio estándares, que contiene los 4 componentes básicos de un aparato de radio: antena, filtro paso-banda sintonizable, amplificador y demodulador.
La nanoradio, con menos de un micrómetro de largo y sólo 10 nanómetros de ancho (10.000 veces menor que el diámetro de un cabello humano), permitirá crear interfaces radio-controladas a escala subcelular, con aplicación en áreas como la medicina y tecnología sensorial.
Aunque está formada por los mismos componentes básicos que una radio convencional, la nanoradio no funciona del mismo modo. En lugar de tener un funcionamiento totalmente eléctrico como ocurre en las radios convencionales, tiene una parte mecánica, con el propio nanotubo de carbono funcionando como antena y sintonizador.
Las ondas de radio entrantes interactúan con el extremo eléctricamente cargado del nanotubo, causando en éste una vibración. Dichas vibraciones sólo son apreciables si la frecuencia de la onda recibida coincide con la frecuencia de resonancia del nanotubo, la cual, como en una radio convencional, puede ser sintonizada para recibir sólo un fragmento pre-seleccionado, o canal, del espectro electromagnético.
La primera transmisión recibida por la nanoradio fue una emisión FM de la cancíon “Layla” de Eric Clapton. A este clásico de Eric Clapton le seguirían “Good Vibrations” de los Beach Boys, y “Largo” de la ópera Xerxes de Händel (la primera pieza musical emitida por radio, el 24 de diciembre de 1906).
Más información:
– Nanotube Radio (PDF), American Chemical Society’s Nano Letters.
– Berkeley Researchers Create First Fully Functional Nanotube Radio, Lawrence Berkeley National Laboratory.
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Televisores basados en nanotecnología
Productos relativamente nuevos en el mercado como los televisores de pantalla de cristal líquido (LCD) pronto podrían estar obsoletas gracias a una nueva técnica creada por investigadores de la Universidad de Houston.
Estos científicos han conseguido desarrollar una técnica que permite que dispositivos basados en nanotecnología puedan ser producidos en masa, provocando la migración de la tecnología LCD a la pantalla de campo de emisión superior, conocida como FED. Los FEDs utilizan un gran arsenal de nanotubos de carbono, los emisores más eficientes conocidos, para crear una pantalla con una resolución más elevada que un LCD.
El mçetodo ha sido bautizado como “Nanopantography” y los descubridores esperan que se convierta en un método viable para la fabricación rápida y en randes cantidades” afirma Vincent Donnelly del Cullen College of Engineering.
Según aseguran los desarrolladores, en un plazo entre 5 y 10 años esta tecnología podría estar en el mercado.
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Fuente: Universidad de Houston
Fuente: Cullen College of Engineering
Fuente: Novaciencia
Científicos de IBM consiguen imprimir a escala nanométrica con una resolución de 100000 puntos
Un grupo de investigadores de IBM ha desarrollado una técnica que permite imprimir a escala nanométrica (un nanómetro es la millonésima parte de un milímetro). Esta tecnología podría aplicarse al desarrollo de biosensores, la fabricación de lentes para chips ópticos y la fabricación de nanocables que serían la base de los chips del futuro.
Los investigadores han conseguido partículas impresas de un tamaño de 60 nanómetros (aproximadamente 100 veces más pequeñas que una célula de sangre humana), con una resolución que permite imprimir tanto líneas simples como dibujos más complejos. Traduciendo esta resolución al estándar dpi (puntos por pulgada), que se refiere al número de “manchas de tinta” que se pueden imprimir en un área determinada, la tecnología de nanoimpresión permite una resolución de 100.000 dpi, mientras que la impresión con tecnología offset habitual hoy en día trabaja a 1.500 dpi.
Este logro, que ha sido publicado en la edición de septiembre de la revista Nature Nanotechnology, abre el camino para nuevos avances en áreas diversas como la biomedicina, la electrónica y la informática. Hasta ahora, las técnicas de fabricación de componentes de menos de 100 nanómetros se basan en extraer esos componentes de piezas más grandes. La técnica de impresión, sin embargo, permite añadir nanopartículas a una superficie de un modo eficaz, lo que facilita la combinación de diferentes materiales como metales, polímeros, semiconductores y óxidos.
Para demostrar la eficiencia y versatilidad del método, los investigadores decidieron imprimir una imagen del sol pintada por Robert Fludd en el siglo XVII, el símbolo de los alquimistas para representar el oro. La impresión ha sido, de hecho, realizada con 20.000 partículas de oro, cada una de ellas de 60 nanómetros de diámetro. El método de impresión ha consistido en colocar una partícula por punto de dibujo, creando la obra de arte más pequeña jamás conseguida con partículas individuales de pigmento.
Fuente: Cibersur.com
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