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Memoria RAM estática en base a nanotubos de carbono
Estamos llegando a un punto donde los avances de los procesadores hacen que los transistores estén fabricados en tamaños ya cercanos a algunas moléculas, como la hemoglobina de cinco nanómetros. A este ritmo de reducción el comportamiento de los electrones estará sujeto a los efectos cuánticos, causando comportamientos impredecibles y no controlados, lo que sería no apto para un chip.
La tecnología de semiconductores se basa en dos tipos de materiales: los que favorecen el transporte de electrones y los «agujeros». La conducción de corriente en los semiconductores se producen a través del movimiento de los electrones libres y los «agujeros», conocidos colectivamente como portadores de carga.
Ni los átomos de silicio, ni los de germanio (los materiales que se usan en electrónica) en su forma cristalina ceden ni aceptan electrones en su última órbita; por tanto, no permiten la circulación de la corriente eléctrica, es decir, se comportan como materiales aislantes.
Pero, si a la estructura cristalina de uno de esos elementos semiconductores la dopamos añadiéndole una pequeña cantidad de impurezas provenientes de diferentes átomos, se alterará el número de portadores de carga en ella. Cuando un semiconductor dopado contiene en su mayoría huecos libres que se llama «tipo p», y cuando contiene electrones libres en su mayoría se conoce como «de tipo n». Los materiales semiconductores que se utilizan en dispositivos electrónicos se dopan bajo condiciones precisas para el control de la concentración de dopantes y las regiones p y de tipo n. Un solo cristal semiconductor puede tener muchas regiones p y tipo n; los p-n uniones entre estas regiones son responsables del comportamiento electrónico de utilidad.
Un equipo de investigadores ha logrado mostrar que las propiedades de los nanotubos pueden ser manipuladas y preservadas de tal manera que los hagan útiles para su uso en aplicaciones electrónicas. El desarrollo se ha hecho con agrupaciones de nanotubos en lugar de moleculas individuales, pero han logrado transformar los nanotubos en una RAM totalmente funcional.
Decidieron intentar implementar un circuito funcional: una memoria RAM usando nanotubos. Lograron hacer funcionar una RAM estática cuyo rendimiento fue estable durante miles de lecturas y escrituras, todo a temperatura ambiente. Es importante subrayar que no se hizo con nanotubos individuales, cada componente era un conglomerado sin distribuir de nanotubos.
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Circuitos electrónicos fabricados con nanotubos de carbono
La Ley de Moore dice que, más o menos cada dos años, se duplica el número de transistores de un circuito integrado. Hasta ahora se ha cumplido, pero las cosas se están poniendo cada vez más complicadas porque los fabricantes estaban forzando los límites físicos del silicio de los chips. El relevo llega de la mano de IBM y los transistores de nanotubos de carbono. Los primeros procesadores con esta tecnología llegarán en 2020.
Para que haya cada vez más transistores (y por lo tanto más potencia) en el mismo espacio, estos componentes deben ser cada vez de menor tamaño. El transistor basado en silicio más pequeño que hay ahora en el mercado es de 14 nanómetros. Para que la ley empírica formulada por el cofundador de Intel Gordon E. Moore se siga cumpliendo, en 2020 deberían ser de cinco nanómetros, pero el silicio presenta muchos problemas eléctricos a esa escala.
Los nanotubos de carbono son, según IBM, los sustitutos perfectos para el silicio. La tecnología que hay detrás de estos transistores es muy real y, de hecho, está ya en su fase final de desarrollo. IBM logró hacer funcionar el primer transistor de nanotubos de carbono en 1998. Lleva desde entonces afinando esta nueva tecnología, y estará a disposición de los fabricantes de procesadores en 2019.
Fuente: GIZMODO
Google X pospone el proyecto de ascensor espacial
Google X, el departamento de investigaciones secretas de la empresa de Mountain View, ha confirmado que estudiaban construir el ascensor espacial. Sin embargo, han decidido congelar el proyecto para centrarse en uno de sus componentes: los nanotubos de carbono.
Puede que Google se convierta en algo más grande de lo que ya es. Y es que hace unos días se confirmaba desde Google X (el departamento supersecreto de investigación de la empresa americana) que habían estado trabajando en un ascensor espacial. Este proyecto ha sido congelado porque aún no existen los medios adecuados para llevar a cabo esta idea.
El Jefe del Equipo de Evaluación Rápida, Rich DeVaul, ha confirmado las intenciones de su departamento al mismo tiempo que apuntaba que el coste inicial de la obra sería inmenso. Sin embargo, una vez construido, el ascensor podría operar con un gasto mínimo ya que apenas consumiría energía. La razón que Dan Piponi, investigador de Google X, esgrime para la congelación del proyecto es que se debería usar un material 100 veces más fuerte que el acero actual. Y eso tan solo es posible con los nanotubos de carbono. El problema es que nadie ha conseguido hacer este material con más de un metro de largo.
Así pues, el ascensor espacial se ha quedado congelado hasta que los materiales sean asequibles. En este sentido, Mitch Heinrich de Google X, aseguraba que el equipo de investigación había decidido centrar sus investigaciones en el campo de los nanotubos y posponer el proyecto del ascensor hasta que sea factible.
Fuente: ALT1040
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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
Ordenador fabricado con nanotubos de carbono
En química, se denominan nanotubos a estructuras tubulares cuyo diámetro es del tamaño del nanómetro. Existen nanotubos de muchos materiales, tales como silicio o nitruro de boro pero, generalmente, el término se aplica a los nanotubos de carbono.
Los nanotubos de carbono son una forma alotrópica del carbono, como el diamante, el grafito o los fullerenos. Su estructura puede considerarse procedente de una lámina de grafito enrolladas sobre sí misma.1 Dependiendo del grado de enrollamiento, y la manera como se conforma la lámina original, el resultado puede llevar a nanotubos de distinto diámetro y geometría interna. Estos estan conformados como si los extremos de un folio se uniesen por sus extremos formando el susodicho tubo, se denominan nanotubos monocapa o de pared simple. Existen, también, nanotubos cuya estructura se asemeja a la de una serie de tubos concéntricos, incluidos unos dentro de otros, a modo de muñecas matrioskas y, lógicamente, de diámetros crecientes desde el centro a la periferia. Estos son los nanotubos multicapa. Se conocen derivados en los que el tubo está cerrado por media esfera de fulereno, y otros que no están cerrados.
Un equipo de ingenieros de la Universidad de Stanford en Estados Unidos ha demostrado su viabilidad para fabricar dispositivos electrónicos. En concreto han utilizado nanotubos de carbono para construir el primer ordenador fabricado totalmente con este prometedor material. Anteriormente, se habían fabricado algunos circuitos con nanotubos de carbono, pero ésta es la primera vez que se desarrolla un ordenador completamente con este material.
Los ingenieros han logrado poner en marcha un proceso para fabricar circuitos basados en nanotubos de carbono y han logrado construir un circuito simple pero eficaz que muestra que es posible realizar tareas computacionales utilizando esta tecnología. Esta computadora sólo tiene 178 transistores y es capaz de desarrollar simultáneamente tareas básicas de cálculo y clasificación, además tiene un sistema operativo básico que le permite cambiar de un proceso a otro.
Ampliar en: NANOTECNOLOGÍA UDLAP
magen: vitroid via photopin cc
Nanotubos para almacenar información
Utilizando fenómenos mecánicos cuánticos, los ordenadores podrían ser mucho más potentes que sus predecesores digitales clásicos. Científicos de todo el mundo están trabajando para explorar las bases para la computación cuántica. Hasta la fecha, la mayoría de los sistemas están basados en partículas eléctricamente cargadas que son capturadas en una «trampa electromagnética».
Una desventaja de estos sistemas es que son muy sensibles a las interferencias electromagnéticas y por lo tanto necesitan una amplia protección. Físicos de la Universidad Técnica de Munich han encontrado una manera en que la información se almacena y procesa la mecánica cuántica en vibraciones mecánicas.
Como una nanoguitarra
Un nanotubo de carbono que se sujeta en ambos extremos puede ser excitado para oscilar. Al igual que una cuerda de guitarra, vibra durante un tiempo sorprendentemente largo.
«Uno esperaría que tal sistema sería fuertemente amortiguado, y que la vibración se calmaba rápidamente», dice Simon Rips, primer autor de la publicación. «Pero la cuerda vibra más de un millón de veces. La información es así retenida hasta un segundo. Eso es lo suficientemente largo para trabajar».
Dado que este tipo de cadena oscila entre muchos estados físicamente equivalentes, los físicos recurrieron a un truco: un campo eléctrico en las proximidades del nanotubo asegura que dos de estos estados puede ser dirigida selectivamente. La información puede asi ser escrita y leída optoelectrónicamente. «Nuestro concepto se basa en la tecnología disponible», dice Michael Hartmann, director del grupo de investigación Dinámica Cuántica en la Muenchen TU. «Podría llevarnos un paso más hacia la realización de un ordenador cuántico».
Fuente: ep
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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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
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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