lunes, 15 de febrero de 2010

Llega la electrónica invisible de alto rendimiento


Llega la electrónica invisible de alto rendimiento

Transistores transparentes, que combinan materiales orgánicos e inorgánicos, se venderán en 2008



Ingenieros norteamericanos han fabricado por primera vez transistores invisibles de alto rendimiento, gracias a la combinación de un material inorgánico (el óxido de indium) con uno orgánico (moléculas que se autoensamblan a escala nanométrica). Aunque ya existían transistores invisibles, su escaso rendimiento descartaba posibles aplicaciones. Los nuevos transistores invisibles, producidos sobre plástico o cristal, permitirán proezas tecnológicas como pantallas de texto o imágenes que aparentemente flotan en el espacio y que pueden proyectarse sobre el parabrisas de un automóvil, en las gafas protectoras de los soldados e incluso en las ventanas domésticas


Fraunhofer FIRST

Ingenieros de la Universidad de Northwestern, en Illinois, USA, han conseguido crear transistores transparentes de alto rendimiento que pueden acoplarse sin costes excesivos tanto a plásticos como a cristales. 

Según informa dicha universidad en un 
comunicado, el aparato permitiría, por ejemplo, crear pantallas de alta resolución, gafas militares que presenten las instrucciones u ordenes antes los mismísimos ojos de un soldado, parabrisas en los que aparezcan mapas translúcidos de las carreteras o carteles que a la vez sirvan como ventanas. 

Los 
transistores son un componente clave de nuestra civilización, teniendo en cuenta que toda la electrónica moderna los utiliza en circuitos integrados, microprocesadores, controladores de motores eléctricos de corriente continua… además de que actualmente están integrados en todos los dispositivos electrónicos de utilización diaria, como radios, televisores, hornos microondas, lavadoras o reproductores de audio y vídeo, entre otros artefactos. 

Combinación de materiales 

De ahí la importancia de este descubrimiento, del que también se ha hecho eco la revista 
Nature Materials, ya que se trata de un circuito de muy bajo consumo de energía, aproximadamente de un voltio. 

Los investigadores han estado durante mucho tiempo intentando desarrollar nuevos tipos de dispositivos electrónicos sin cables visibles. En 2004, por ejemplo, investigadores de la Oregon State University también crearon un modelo de 
transistores invisibles. 

Sin embargo, hasta ahora, nadie había sido capaz de desarrollar un material para los transistores que pudiera ser invisible al mismo tiempo que mantener su pleno rendimiento. En el artículo de Nature Materials, los autores señalan sin embargo que ya es posible producir "transistores transparentes de alto rendimiento" sobre plástico y cristal. 

Cómo se ha conseguido 

Gracias a la combinación de materiales orgánicos e inorgánicos desarrollado por un equipo de especialistas liderado por 
Tobin J. Marks, profesor de ciencias de los materiales e ingeniería en la universidad de Northwestern, podrían generarse una gran variedad de aplicaciones en la electrónica inconcebibles hasta ahora. 

Para crear estos transistores de película fina, el 
Mark Group combinó capas de óxido de indium (In2O3), un semiconductor inorgánico que se usa en algunos tipos de baterías y reflectores, con moléculas orgánicas que se autoensamblan en múltiples capas y a escala nanométrica, desarrollando propiedades aislantes superiores. 

Las películas de óxido de indium pueden fabricarse a temperatura ambiente, permitiendo el bajo coste de la producción de los transistores. Además de ser transparentes, estos transistores funcionan mejor que los de silicio que actualmente se usan en las pantallas de LCD y casi tan bien como los transistores de polisilicio de alta calidad. 

Los prototipos desarrollados en la universidad de Northwester estarán disponibles en 12 ó 18 meses, afirma Marks, que ha formado una compañía, Polyera, para llevar al mercado la tecnología. 

Procedimiento clave 

Los transistores transparentes no son una novedad, dado que se emplean (transistor de película fina o TFT) en las pantallas planas de cristal líquido o pantallas planas de matriz activa. Sin embargo, su rendimiento suele ser mediocre, y cada tres o cuatro transistores controla tan solo un píxel o unidad de información de un punto de imagen. 

Con el tiempo, los laboratorios han obtenido semiconductores más rápidos, que permiten grabar sobre un soporte transparente circuitos tan complejos como se quiera. Los semiconductores orgánicos, formados por varios átomos, sirven como tales, pero su fabricación es extremadamente delicada. 

Necesitaban de un procedimiento desarrollable a escala industrial. Con el método creado por el Mark Group, que permite la fabricación de estos transistores a temperatura ambiente, parece que el objetivo de fabricación viable podría haberse conseguido. En 2008, por tanto, quizá puedan ya adquirirse.

Enlace: http://www.tendencias21.net/Llega-la-electronica-invisible-de-alto-rendimiento_a1316.html
Castillo Parra Jesus Antonio
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"Los nuevos materiales del futuro serán nano, inteligentes y biomiméticos" »


 "Los nuevos materiales del futuro serán nano, inteligentes y biomiméticos" »


Investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC) han sintetizado dos nuevos materiales híbridos orgánico-inorgánico interesantes para aplicaciones en dispositivos electrónicos.

El primero de ellos se magnetiza bajo un pequeño campo magnético externo, mientras que el segundo puede ser modificado eléctrica y magnéticamente sólo con estímulos térmicos. 
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Una línea muy intensa de la investigación actual en nuevos materiales es conseguir compuestos con propiedades magnéticas y eléctricas modulables y controlables, cuyo destino principal serían futuras aplicaciones en el campo de la electrónica.

Investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC), del Laboratorio Davy-Faraday de la Royal Institution (Reino Unido) y de la Universidad de Innsbruck (Austria), han sintetizado un material híbrido orgánico-inorgánico que se ordena magnéticamente a bajas temperaturas, convirtiéndose en un ferrimagneto.
Esta propiedad magnética se ha podido correlacionar con los cambios estructurales de del material cristalino. Así lo han podido ver los investigadores, que han resuelto la estructura a 213, 187, 161, 130 y 123 grados Kelvin (equivalentes a -60, -86, -112, -143 y -150 grados C). El volumen de las celdas del cristal decrece a medida que la temperatura desciende y se produce un cambio más brusco a 123 grados K debido a una transición de fase. A la vez que se modifica su estructura, también lo hace su comportamiento magnético debido a una mayor interacción entre los componentes del material. Al llegar a 6.6 grados kelvin (266,4 grados C bajo cero) el material se magnetiza espontáneamente bajo un campo magnético externo débil. Por el contrario, si el campo magnético aplicado es mayor, no se observa ordenamiento magnético.
Aquí recae la singularidad de este material, explica Concepción Rovira, investigadora del Instituto de Ciencia de Materiales, "ya que se le puede inducir una magnetización simplemente con sutiles diferencias experimentales, lo cual es sumamente interesante para posibles aplicaciones de este material en dispositivos electrónicos".
Cambios en magnetismo a través de la temperatura
En una línea semejante, los mismos investigadores del ICMAB-CSIC y de la Universidad de Innsbruck juntamente con investigadores del Instituto de Problemas Químico-Físicos de Chernogolovka (RAS) en Rusia, están trabajando en nuevos sistemas químicos capaces de presentar cambios en sus propiedades a temperaturas más asequibles.
Las propiedades eléctrica y magnética de ambos materiales pueden ser modificadas con cambios externos muy sutiles
Se ha conseguido un éxito con la síntesis de un nuevo material conductor que presenta varias formas polimórficas que se interconvierten reversiblemente a temperaturas de 395 y 185 grados Kelvin (equivalentes a 122 y -88 grados C) es decir unos 100 grados por encima y por debajo de la temperatura ambiente.
Los estudios estructurales, de conductividad y magnetismo muestran que las distintas fases del material tienen comportamientos eléctricos y magnéticos diferentes por lo que, en estos materiales, un pequeño estímulo térmico puede inducir cambios en sus propiedades.
Los dos tipos de materiales están basados en sales de derivados del TTF (tetrathiafulvaleno), compuesto que desde el descubrimiento del primer metal orgánico en 1972 está resultando clave en esta área. Desde hace pocos años, se intenta desarrollar materiales que combinen las propiedades de conductividad y magnetismo así como estabilidad para su aplicación en dispositivos electrónicos.
Íntima relación entre estructura y propiedades
La manera en que están ordenadas las moléculas de un material como, por ejemplo, un cristal, determina sus propiedades. Si un material es sometido a cambios externos, como variaciones en la temperatura, la presión o la irradiación, puede modificarse la estructura y, por tanto, se obtienen nuevas propiedades y nuevas posibles aplicaciones.
Al variar estos estímulos externos, el material pasa de una estructura a otra "como si fuera un interruptor", indica concepción Rovira. En el caso de estos compuestos híbridos se ha logrado que estas variaciones sean muy sutiles, lo que los hace "singularmente interesantes para posibles aplicaciones en dispositivos electrónicos", añade.
Además, la naturaleza orgánica de estos materiales (formados por carbono, hidrógeno y azufre) hace que sean "más flexibles y procesables, es decir, que se puedan adaptar e integrar mejor en circuitos electrónicos".
Enlace: http://weblog.mendoza.edu.ar/contenidos/archives/005032.html
Castillo Parra Jesus Antonio
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Nuevos materiales: el grafeno


Nuevos materiales: el grafeno



De todos es conocido que  el material semiconductor por excelencia es elSilicio. No obstante, se están desarrollando nuevos materiales con propiedades de conductividad extremadamente buenas que podrían utilizarse en la nanoelectrónica. Este es el caso del grafeno, fabricado por primera vez en un laboratorio en el año 2004.
El grafeno es una forma particular de disponer los átomos de carbono, así como los fullerenos y los nanotubos de carbono. En el grafeno los átomos de carbono se unen en láminas planas de un átomo de espesor, formando un panal de abejas hexagonal (con un átomo en cada vértice).

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                                                  Grafeno


En el caso de que se coloquen muchos panales uno sobre otro, se tiene grafito, como es el caso de los lápices comunes. Si se enrolla una porción de una de esas láminas en forma de esfera, como un balón de fútbol, se producen fullerenos, unas moléculas de tan gran interés que a sus descubridores se les concedió el Nobel de Química del año 1996. Si se enrolla el panal formando un cilindro, se tiene un nanotubo de carbono.




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                        Fullereno                          Nanotubo de carbono
Como ya se había predicho hace algunos años, una lámina bidimensional, casi plana, de carbono es  termodinámicamente inestable. De ahí, que el grafeno que se ha conseguido sintetizar hasta ahora no es perfecto, y posee defectos microscópicos que son los que le otorgan parte de sus propiedades tan especiales. Entre ellas, cabe destacar las siguientes:
 - Los electrones que se mueven en el � � Spanal� �� formado por celdas hexagonales con átomos de carbono en los vértices, debido a la interacción con esta red, se comportan como cuasipartículas sin masa llamadas fermiones de Dirac, que se mueven a una velocidad constante cercana a la velocidad de la luz. De manera que pueden mostrar comportamientos relativistas que pueden corroborar experimentalmente lo que se había predicho hace más de 50 años de manera teórica.
 - El paso de los electrones por el grafeno origina un efecto Hall cuánticoque es imprescindible para su comportamiento como semiconductor. No obstante mientras que otros semiconductores sólo presentan este efecto a temperaturas muy bajas, el grafeno lo mantiene a temperatura ambiente, lo que le convierte en un semiconductor excelente y su conductividad eléctrica nunca puede ser cero, incluso cuando no hay electrones libres en el grafeno.
 - Debido a las propiedades anteriores, los electrones del grafeno pueden moverse libremente por toda la lámina y no limitarse a un camino recto como ocurre en los transistores convencionales de Si, donde se crean pequeños tubos por donde circula la corriente eléctrica. 
En resumen, el grafeno es un semiconductor que puede operar a escala nanométrica y a temperatura ambiente, con propiedades que ningún otro semiconductor ofrece.

Este material ha llegado para revolucionar la electrónica permitiendo fabricar dispositivos electrónicos muchos más pequeños que cualquiera de los que existen actualmente. Sólo falta desarrollar algún proceso industrial para fabricar el material con las propiedades semiconductores de manera masiva. Pero todo está por llegar. Cada vez está más próximo el momento del relevo para el Silicio.
Enlace:  http://blogs.creamoselfuturo.com/nano-tecnologia/2008/04/01/nuevos-materiales-el-grafeno/
Castillo Parra Jesus antonio
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Nuevo material exótico podría revolucionar la electrónica

Nuevo material exótico podría revolucionar la electrónica

Standford, San Francisco- podría haber llegado el momento de rebautizar el Valle de Silicio asignándole un nuevo nombre. Los físicos del departamento de energía en los laboratorios de la Universidad de Stanford han confirmado la existencia de un tipo de material que podría en un futuro hacer factible la creación de circuitos de computadores (chips) dramáticamente más veloces, pequeños y eficientes.
Vaticinado recientemente y durante mucho tiempo buscado, el material permite que los electrones viajen en su superficie sin pérdida de energía a temperatura ambiente, y puede ser fabricado usando la tecnología existente para hacer semiconductores. Este material permitiría aumentar la velocidad de los circuitos integrados de una manera impresionante, e inclusive convertirse en el material estándar para un nuevo tipo de industria de la computación basada en la "espitrónica" , la próxima evolución de la electrónica.
Los físicos Yulin Chen, Zhi-Xun Shen y sus colegas examinaron el comportamiento de los electrones en un compuesto llamado teluro de bismuto. Los resultados, publicados en la revista Science el 11 de Junio, muestran una clara huella de lo que ellos llaman un "aislante topológico", un material que permite el libre flujo de electrones a lo largo de su superficie sin pérdida de energía.
El descubrimiento fue el resultado de un trabajo coordinado entre físicos teóricos y experimentales en el instituto de Materiales y Ciencias de la Energía en Standford. Hace pocos meses, el físico teórico Shoucheng Zhang y sus colegas, vaticinaron que varios compuestos de antimonio y bismuto podrían actuar como aislantes topológicos a temperatura ambiente.
"Los físicos teóricos y los experimentales, así como los que crecen cristales han colaborado ampliamente entre ellos", dijo Zhang. Lo científicos examinaron muestras de teluro de bismuto usando rayos X del "Stanford Sincrotón Radiation Lightsource", y vieron que el comportamiento de la conducción de electrones en el teluro de bismuto era inclusive mejor que lo que la teoría predecía, en el sentido de que este compuesto puede tolerar aún mayores temperaturas que las predichas.
Este comportamiento de los electrones se explica porque su spin está alineado con la dirección de movimiento del electrón, un fenómeno llamado el Efecto Hall de Spin, que es clave en la creación de componentes espintrónicos (en vez de electrónicos) y de nuevos dispositivos que van mucho más allá de la electrónica convencional.
"Cuando una partícula choca con otra, generalmente hay dispersión, y también es posible que una de las partículas rebote", explicó el físico teórico Xiaoliang Qi. "Pero el Efecto Hall Cuántico de Spin significa que la partícula no puede rebotar en absoluto, y como consecuencia los electrones fluyen hacia delante si resistencia alguna". Si se aplica unpequeño voltaje a un aislante topológico, entonces fluirá una corriente especial de spin sin calentar el material y sin ningún tipo de disipación.
Los aislantes topológicos ni son superconductores convencionales, ni sirven para construir líneas de transmisión súper eficientes. Ellos sólo pueden conducir corrientes pequeñas, pero constituyen la pieza fundamental para un nuevo paradigma en la era de los microchips. "En la espintrónica se utilizará el spin del electrón para llevar información", dijo Qi. "Independientemente de si podremos construir o no mejores cables, este descubrimiento puede conducir a la fabricación de nuevos dispositivos, transistores y dispositivos espintrónicos".
Afortunadamente, para las aplicaciones reales, el teluro de bismuto es simple de crecer y de manipular. Chen dijo "Se trata de un material tridimensional, sumamente fácil de fabricar con la actual tecnología de semiconductores. También es fácil de dopar, y de esa forma se pueden sintonizar fácilmente sus propiedades".
Enlace: http://www.noticiasve.com/nuevo-material-exotico-podria-revolucionar-la-electronica/
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NOMFET: Un transistor que imita neuronas


NOMFET: Un transistor que imita neuronas

Por: Ariel Palazzesi  @  jueves, 28 de enero de 2010  Nota vista 2396 veces

Un equipo de investigación francés, compuesto por especialistas del CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique) y de laCEA (Commissariat à l'Énergie Atomique), ha creado el primer transistor orgánico capaz de imitar el funcionamiento de las neuronas. El dispositivo, que podría ser el primer paso para construir una nueva generación de ordenadores capaces de responder de una manera similar a la del cerebro humano, basa su funcionamiento en una propiedad neuronal llamada plasticidad, que le permite "aprender" de los estímulos externos que recibe.






Un grupo de científicos franceses ha creado el primer transistor orgánico capaz de comportarse de una forma parecida a la de una neurona biológica. En efecto, mientras que los transistores convencionales se comportan básicamente como llaves que permiten o no el paso de una señal, o como "amplificadores" cuya intensidad de salida depende de la de entrada, los nuevos dispositivos pueden modificar su comportamiento en función de los estímulos que recibe. Construidos a partir de nanoparticulas de oro y  moléculas de pentaceno, los nuevos NOMFET (Nanoparticle Organic Memory Field-Effect Transistor) basan su funcionamiento en una propiedad neuronal llamadaplasticidad, que modula la percepción de los estímulos con el medio. El equipo a cargo del desarrollo está formado por especialistas pertenecientes al CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique) y a la CEA (Commissariat à l'Énergie Atomique) de Francia. "Básicamente, hemos demostrado que las cargas eléctricas que fluyen a través de una mezcla de un semiconductor orgánico y nanopartículas metálicas pueden comportarse de la misma manera que los neurotransmisores que se desplazan a través de una conexión sináptica en el cerebro", explica  Vuillaume Dominique, director de investigación del CNRS y del Grupo de Dispositivos y Nanoestructuras Moleculares del IEMN (Institute for Electronics Microelectronics and Nanotechnology).
Comparación entre un NOMFET y una sinapsis.
Sus creadores suponen que el NOMFET podría dar paso a una nueva generación de ordenadores cuyo funcionamiento -en lugar de basarse en ceros y unos- funcione de forma similar a la de nuestro cerebro. El dispositivo imita la forma en la que los sistemas biológicos operan para crear nuevos "circuitos", según puede leerse en el estudio publicado en la revista Advanced Functional Materials. El secreto de su funcionamiento reside en las nanopartículas de oro recubiertas con pentaceno, materiales que juntos poseen una propiedad especial que le permite al NOMFET simular las funciones de las sinapsis. El proceso de comunicación entre dos neuronas mediante la transmisión de impulsos eléctricos se denomina plasticidad, y puede verse como una especie de "efecto memoria". Esta característica es la que permite a una neurona biológica  "aprender" a asociar un estimulo que recibe con un estado particular de la salida. A medida que el proceso se repite una y otra vez, la neurona va optimizando su funcionamiento y cada vez es más eficiente  generar una respuesta frente a  un estímulo que ya conoce.

En realidad, el nuevo NOMFET no hace nada que un circuito electrónico más complejo no pueda hacer, sino que la innovación reside en que un solo componente hace todo el trabajo. Hasta ahora, para imitar esta plasticidad, eran necesarios siete transistores CMOS("complementary metal-oxide-semiconductor"), una de las tecnologías utilizadas masivamente para 
fabricar microprocesadores y memorias. Cuando se convierta en un dispositivo practico y disponible en grandes cantidades, el nuevo transistor orgánico permitirá construir una revolucionaria generación de ordenadores cuyo modo de funcionamiento se parecerá mucho al de un cerebro vivo. Estas verdaderas "redes neuronales" basadas en los NOMFET podrán resolver problemas que a los ordenadores de silicio históricamente les han resultado difíciles de abordar, como el reconocimiento de imágenes o del habla humana.
El cerebro humano contiene 10,000 veces más sinapsis que neuronas.
Dominique explica que el cerebro humano contiene 10,000 veces más sinapsis que neuronas, lo que significa que si los científicos quieren desarrollar circuitos capaces de imitar el trabajo de nuestro cerebro necesitan desarrollar un dispositivo a nanoescala con un consumo de energía tan bajo como el de una sinapsis. "Esto ha impulsado la investigación de los dispositivos sinápticos a nanoescala", señala Vuillaume. "De hecho, ya hemos desarrollado redes neuronales y las hemos utilizado en algunas aplicaciones. Sin embargo, aunque los chips de silicio basados en CMOS se han diseñado y fabricado para emular el comportamiento del cerebro, este enfoque es limitado debido a que son necesarios varios transistores de silicio -al menos siete- para construir una sinapsis electrónica. En este caso, hicimos lo mismo con un único dispositivo", concluye. El especialista cree que el NOMFET puede  "conducirnos a sistemas tan flexibles que puedan ser programados mediante el  aprendizaje". Si está en lo cierto, tu próximo ordenador quizás deba ser "educado" convenientemente antes de que lo puedas usar.

Enlace:  http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=14495.php
Castillo Parra Jesus Antonio
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Espintrónica, la electrónica del futuro


Se trata de una palabra nueva, que posiblemente no hayas oído o leído hasta hoy:espintrónica. Sin embargo, este neologismo construido a partir de "espín" y "electrónica" -conocido a veces como "magnetoelectrónica" está destinado a ponerse de moda. En esencia, la espintrónica no es más que una tecnología emergente que posee un enorme potencial en el campo de la electrónica y el almacenamiento y transmisión de datos. Esta nueva forma de "utilizar" los electrones explota tanto su carga como su "spin". Se denomina spin de un electrón a un estado de energía magnética débil que puede tomar solo dos valores: los correspondientes a la mitad del valor de la constante de Planck dividida por dos veces el valor de PI, con signo positivo o negativo. Puede que comprender el concepto de spin resulte bastante engorroso, pero lo concreto es que puede tener solo dos valores perfectamente determinados, algo que a la aritmética binaria le viene como anillo al dedo.
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A pesar de ser pocos conocidos, los experimentos relacionados con la espintrónica vienen  realizándose desde hace varios años. La empresa IBM, por ejemplo, demostró en 2002 que podía tener un impacto radical  en los dispositivos de almacenamiento masivo del futuro. Utilizando esta tecnología lograron almacenar cantidades enormes de datos en un área diminuta, alcanzando densidades del orden de los 155.000 millones de bits por centímetro cuadrado. Obviamente, falta aún bastante tiempo para que un dispositivo así llegue a las tiendas, pero sirve perfectamente como muestra de qué puede hacer por nosotros esta nueva rama de la ciencia.

Uno de los problemas que sin duda retrasa la utilización de la espintrónica en los 
chips de los ordenadores o gadgets es que -hasta ahora- no funcionaba demasiado bien sin un costoso, caro y enorme sistema de enfriamiento. Sin embargo, el trabajo realizado por Jon Jansen, de la Universidad de Twente en los Países Bajos, parece que finalmente permitirá a la próxima generación de ordenadores basar su funcionamiento en el spin de los electrones en lugar de utilizar su carga eléctrica. En lugar de codificar los ceros y unos del sistema binario como ausencia o presencia de una diferencia de potencial eléctrico, se utilizarán el sentido de estos "giros" como forma de representar valores binarios. Jansen ha logrado utilizar el spin de los electrones en el silicio a temperatura ambiente por primera vez.

Una de las principales ventajas que tiene este sistema frente a los circuitos electrónicos convencionales es que necesitan de mucha menos energía para funcionar. Ocurre que la "
electrónica normal" es el campo eléctrico el encargado de empujar a los electrones a través del circuito, y este proceso es poco eficiente ya que disipa una gran cantidad de energía en forma de calor. Por el contrario, el spin de los electrones puede manipularse mediante un campo magnético que no posee prácticamente perdidas en forma de calor. Los expertos aseguran que usando este sistema se consumiría mucha menos energía y se disiparía menor calor. La idea es alcanzar un control sobre el spin de los electrones similar al que se tiene actualmente sobre la carga de estas partículas. Los experimentos realizados hasta ahora sólo habían tenido éxito utilizando como base materiales semiconductores exóticos -como el arseniuro de galio- a bajas temperaturas. Pero Jansen, al haber encontrado la forma de hacer esto con silicio (el material que más utiliza la industria electrónica) y a temperatura ambiente, prácticamente garantiza que los dispositivos espintrónicos del futuro podrían fabricarse a escala comercial con relativa facilidad.

El telururo de bismuto puede revolucionar la electrónica


El telururo de bismuto puede revolucionar la electrónica
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Es difícil imaginar un periodo histórico llamado "La Era del Telururo de Bismuto". Ese material de nombre extraño puede ser el compuesto químico capaz de crear procesadores y conmutadoras más eficientes, más allá de todo lo que se pudo haber hecho hasta ahora con el tradicional silicio.

Salto evolutivo de la informática

Este nuevo material permite que los electrones circulen sin pérdidas de energía en su superficie, a temperatura ambiente. Y puede ser fabricado utilizando la tecnología actual de semiconductores.

Con esas cualidades, el telururo de bismuto tiene todo para lograr un salto en la velocidad de los circuitos electrónicos actuales e incluso lograr ser un "nuevo silicio" para un tipo de computación totalmente nuevo, llamado spintrónica, que se estima que puede ser el próximo salto evolutivo de la informática.

Electrones con flujo superficial libre

Los físicos Yulin Chen y Zhi-Xun Shen y sus compañeros de la Universidad de Stanford, en Estados Unidos, usaron una fuente síncrotron de rayos X para determinar experimentalmente que el telururo de bismuto es un "aislante topológico" de la temperatura ambiente.

Los aislantes topológicos, permiten el flujo libre de electrones en su superficie, estos no son como los superconductores y no sirven para la transferencia maciza de electricidad sin resistencia. La diferencia es que la clase de material a la que pertenece el telururo de bismuto permite transferir sólo corrientes muy pequeñas, pero suficientes como para ser utilizadas en el interior de los chips.

Electrones sin regreso

El spin de cada electrón es alineado con el movimiento es un fenómeno llamado efecto spin Hall cuántico descubierto recientemente. Esta alineación es un componente clave en la creación de dispositivos spintrónicos.

Explica el teórico Xiaoliang Qi. "el efecto spin Hall cuántico significa que no es posible que el electrón regrese por el mismo camino de ida."

Es ese "detalle" el que permite que los electrones fluyan sobre la superficie del telururo de bismuto - y de otros materiales que tengan la característica de aislante topológico - virtualmente sin resistencia. Los electrones chocan, pero sólo se desvían, nunca regresan, esto permite que el material no se caliente y resulta en un flujo de electricidad extremadamente eficiente.

Próximo a la aplicación práctica

Los investigadores descubrieron que el telururo de bismuto es aún mejor que lo que habían previsto.

"Las teorías llegaron muy cerca," explica Chen, "pero hay una diferencia cuantitativa." Los experimentos mostraron que el telururo de bismuto puede tolerar temperaturas aún más altas que las previstas teóricamente. Esto significa que el material está más próximo a la aplicación práctica que pensábamos," dice el investigador.

Extremadamente entusiasmante

El telureto de bismuto es un material que forma cristales tridimensionales que pueden crecer fácilmente mediante técnicas simples. A partir de ahí, todo lo que será necesario será cambiado, añadiendo elementos para darle las características necesarias para la fabricación de los componentes electrónicos deseados.

Los investigadores llamaron el descubrimiento de las nuevas propiedades del telururo de bismuto como "algo extremadamente entusiasmante." Según ellos, el material " permitirá construir un componente electrónico con nuevos principios de funcionamiento."
Enlace: http://www.informatica-hoy.com.ar/noticias-empresas-informatica/El-telururo-de-bismuto-puede-revolucionar-la-electronica.php
Jesus Antonio Castillo Parra
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Crean unas pantallas electrónicas que podrían revolucionar la iluminación


Crean unas pantallas electrónicas que podrían revolucionar la iluminación


Un proyecto de investigación internacional, financiado en parte por la Unión Europea, ha empezado a estudiar formas de producir OLED («diodos orgánicos emisores de luz») en masa, dispositivos que podrían tener repercusiones tecnológicas muy profundas, pues entre otras cosas podrían hacer posibles aparatos de iluminación más eficientes.
Como estos dispositivos son delgados y flexibles, se podría incorporar iluminación y pantallas electrónicas a cualquier material, de tal forma que la ropa y los embalajes podrían mostrar información electrónica.
Estos dispositivos ofrecen gran variedad de usos, desde sistemas de iluminación mucho más eficientes que las bombillas actuales hasta prendas de ropa cuyo color cambie con tan sólo pulsar un botón, o latas de cerveza que informen de los últimos resultados futbolísticos.
En la actualidad los OLED se utilizan como pantalla de algunos teléfonos móviles y reproductores de MP3, pero no son suficientemente fiables para pantallas más grandes, como las de una televisión o un ordenador, puesto que dejan de funcionar tras pocos meses.
Sin embargo, ahora, el proyecto Modecom (Modelling Electroactive Conjugated Materials at the Multiscale, o «Modelación de materiales conjugados electroactivos a multiescala»), de tres años de duración, va a investigar la ciencia que posibilita estos dispositivos poliméricos con vistas a que resulte rentable producirlos para su comercialización masiva.
Según la Dra. Alison Walker, de la Universidad de Bath y coordinadora del proyecto, «se trata de un proyecto de largo plazo. Vamos a experimentar, hacer mediciones y comprobar la eficiencia de estos dispositivos, pero por ahora es complicado apreciar con claridad lo que ocurre. En este proyecto nos proponemos esclarecer el panorama, valiéndonos de modelos computerizados para desarrollar la teoría.»
«Es esencial que alcancemos el objetivo de fabricar dispositivos baratos, eficientes y de larga duración, hay que hacer todo lo posible por reducir nuestros costes energéticos», aseguró.
Los OLED aprovechan el descubrimiento de que algunos polímeros tienen la insólita propiedad de transformar la electricidad en luz o viceversa, según se diseñe el dispositivo.
El polímero en cuestión está hecho a partir de cadenas de moléculas y se llama orgánico por su contenido en carbono. Los electrones y huecos inyectados en la película de polímeros forman estados ligados llamados excitones que se rompen al someterlos a corriente eléctrica, proceso durante el que emiten luz.
Este proyecto comenzará utilizando una técnica matemática llamada «análisis de Montecarlo», en la que se utilizan números aleatorios generados por ordenador para trazar las trayectorias de los electrones, los huecos y los excitones a medida que se desplazan a lo largo de dicha película.
Posteriormente se usarán los resultados para calcular cómo influyen en el rendimiento del dispositivo la estructura química y las impurezas. Los químicos implicados en Modecom emplearán entonces estos datos para diseñar materiales más eficientes y duraderos.
El consorcio se compone de trece grupos de nueve universidades y dos empresas. Tres grupos proceden del Reino Unido, seis de los Estados Unidos, y los cuatro restantes de China, Bélgica, Italia y Dinamarca.
Enlace: http://www.laflecha.net/canales/ciencia
Jesus Antonio Castillo Parra
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Científicos crean un nuevo material genera energía a partir de los movimientos del cuerpo


Científicos crean un nuevo material genera energía a partir de los movimientos del cuerpo
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Un nuevo material para aplicar en chips en base a películas de caucho, desarrollado por ingenieros de laUniversidad de Princeton, podría ser de suma utilidad para su empleo en marcapasos, teléfonos móviles y otros dispositivos electrónicos o médicos. Su principal ventaja es que permite aprovechar los movimientos naturales del cuerpo, como por ejemplo respirar y caminar, para producir energía.
El compuesto está conformado por nanocintas de cerámica incrustadas en hojas de caucho de silicona, y se trata de un material que genera electricidad al flexionarse, siendo además altamente eficiente para el proceso de conversión de energía mecánica en energía eléctrica.
Entre las posibles aplicaciones del descubrimiento se encuentra la fabricación de zapatos que incluyan este material, que serían capaces de producir energía mientras la persona camina o corre, alimentando en consecuencia a diferentes dispositivos electrónicos como marcapasos,implantes quirúrgicos, teléfonos celulares o reproductores de audio, por ejemplo.
Otro uso muy importante en el campo de la medicina sería la posibilidad de ubicar un dispositivo confeccionado con este material en la zona de los pulmones, para que aprovechando la respiración pueda alimentar a un marcapasos o cualquier otro accesorio o implante tecnológico colocado con fines terapéuticos. Esto permitiría obviar la necesidad actual del reemplazo quirúrgico de las pilas utilizadas en estos dispositivos.
Silicona y PZT, una alianza eficaz
Un artículo sobre el nuevo material fue publicado recientemente en la edición online de Nano Letters, una revista especializada de la American Chemical Society. Además, la Universidad de Princeton comunicó el avance en una nota de prensa. Vale destacar que la investigación fue financiada por la U.S. Intelligence Community.
El equipo de ingenieros de Princeton es el primero en combinar con éxito silicona y nanocintas de zirconato de titanato de plomo (PZT), un material cerámico que es piezoeléctrico, lo que significa que genera una tensión eléctrica cuando se aplica presión sobre el mismo.
El sentido de la elección del PZT radica en su máxima efectividad y eficiencia, ya que es capaz de convertir el 80% de la energía mecánica que se le aplica en energía eléctrica. En consecuencia, se transforma en el material piezoeléctrico con mejores indicadores energéticos, por lo menos de los conocidos hasta hoy.
Según explica Michael McAlpine, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial en Princeton y director del proyecto, el PZT es 100 veces más eficiente que el cuarzo, otro material piezoeléctrico, lo que permite optimizar al máximo la energía generada al caminar, correr o respirar.

El proceso y las aplicaciones del material
Los investigadores desarrollan en principio nanocintas de PZT, que posteriormente son incrustadas en las hojas de caucho de silicona, creando lo que ellos denominan "piezo-chips de goma". Estos diminutos chips podrían ser los responsables de una verdadera revolución en el campo de los dispositivos electrónicos aplicados con fines médicos, como así también en el terreno de la electrónica portátil.
Teniendo en cuenta que la silicona es biocompatible, y que ya se utiliza para implantes cosméticos y dispositivos médicos, la electricidad generada por el nuevo material podría ser empleada para perpetuar el funcionamiento de los dispositivos utilizados, eliminando a la vez el rechazo corporal.
Además de las aplicaciones mencionadas, las potencialidades del nuevo material abren la puerta a otro tipo de funciones, como por ejemplo el uso de dispositivos de microcirugía. El principal beneficio residiría en la autosustentabilidad energética de los dispositivos a emplearse.
De acuerdo a Yi Qi, un investigador postdoctoral que trabaja junto a McAlpine en este proyecto, los límites del nuevo material aún no pueden conocerse, ya que al mejorar con el tiempo el desarrollo del compuesto se podrán crear dispositivos de distintas dimensiones y se estará en condiciones de incrementar la energía obtenida con este material, abriendo un nuevo campo de aplicaciones para el mismo.
Castillo Parra Jesus Antonio
C.I. 15.430.564
CRF