Nanoelectrónica

Nanoelectrónica

1. NANOELECTRÓNICA Especialidad: Ingeniería de Sistemas e Informática Ciclo: IV Elaborado por: Mery Leny Sullón Chero

2. NANOELECTRÓNICA La nanoelectrónica (también conocida como nano electrónica) se refiere al uso de la nanotecnología en componentes electrónicos, especialmente en transistores. Aunque el término nanotecnología se usa normalmente para definir la tecnología de menos de 100 nm de tamaño, la nanoelectrónica se refiere, a menudo, a transistores de tamaño tan reducido que se necesita un estudio más exhaustivo de las interacciones interatómicas y de las propiedades mecánico-quánticas. Es por ello que transistores actuales (como por ejemplo CMOS90 de TSMC o los procesadores Pentium 4 de Intel ), no son listados en esta categoría, a pesar de contar con un tamaño menor que 90 o 65 nm . A los dispositivos nanelectrónicos se les considera una tecnología disruptiva ya que los ejemplos actuales son sustancialmente diferentes que los transistores tradicionales. Entre ellos, cabe destacar la electrónica de semiconductores de moléculas híbridas, nanotubos / nanohilos de una dimensión o la electrónica molecular avanzada. El sub-voltaje y la nanoelectrónica de sub-voltaje profundo son campos específicos e importantes de I+D (Investigación y Desarrollo), y la aparición de nuevos circuitos integrados operando a un nivel Al comenzar el siglo XXI , la tecnología de la microelectrónica se acerca a la frontera de los 100 nanómetros. Por debajo de los 100 nanómetros se hacen evidentes los fenómenos cuánticos que determinan que los modelos para explicar el comportamiento de los dispositivos electrónicos tengan que basarse en las leyes de la Mecánica Cuántica en lugar de los modelos de la Física Clásica utilizados en la Microelectrónica ; esto, conjuntamente con otras razones de tipo tecnológico y económico, lleva al surgimiento de una nueva etapa en el desarrollo de la Electrónica basada en la Nanoelectrónica , la que se espera pasará a ocupar el papel protagónico en la fabricación de computadoras y en otras aplicaciones en la próxima década. Hacia el 2020 aproximadamente, la microelectrónica deberá ser reemplazada, en lo fundamental, por la nanoelectrónica para garantizar el desarrollo de los circuitos y los sistemas electrónicos.

3. NANOELECTRÓNICA Rama de la electrónica referente a los circuitos electrónicos en miniatura integrados en chips semiconductores, cuyo elemento de base es el transistor.

4. FUTURO DE LA NANOELECTRÓNICA En pocos años la microelectrónica se verá remplazada, paulatinamente, por la nanoelectrónica . Esto es debido a que las nuevas aplicaciones requieren circuitos integrados cada vez con más funciones y, al mismo tiempo, de tamaño más pequeño. Esto hace pensar solamente en la evolución de las aplicaciones y las dimensiones de las computadoras, la telefonía celular entre otras. La obtención del genoma humano , lo que hace que se trabaje dentro de la medicina en escalas de nanómetros, unido a los avances de la Informática son, entre otros, los grandes impulsores para el trabajo en nanoelectrónica . Entre los más importantes avances científicos y tecnológicos que han permitido el surgimiento de la nanoelectrónica , se pueden señalar la invención del microscopio de efecto túnel (STM) en 1981 y la puesta a punto, en esos años, de tecnologías como la epitaxia de haces moleculares (MBE) y la fotolitografía de haces de electrones lo que posibilitó la obtención de capas cuasi-monoatómicas de diferentes materiales semiconductores y delimitar estructuras nanométricas .

5. AVANCES DE LA NANOELECTRÓNICA

6. AVANCES DE LA NANOELECTRÓNICA Para algunos el tema tal vez sea nuevo, pero en realidad la Nanotecnología recién entro en desarrollo a mediados del siglo XX. La nanotecnología viene de dos palabras: “nano”, que hacer referencia a la milésima parte de una micra, que es la milésima parte de un milímetro. El espesor humano es de unas 60 a 120 micras. Tecnología, todo lo relacionado con los productos e inventos utilizados para la necesidad de la humanidad. La Nanoelectrónica , hace referencia al estudio y desarrollo de componentes electrónicos a nano-escala (átomos). Se sabe que los semiconductores utilizados en la electrónica son susceptibles a sufrir algún daño o destruirse bajo determinadas circunstancias, por lo que la nano-electrónica supone reparar estos errores, iniciando una nueva construcción de circuitos desde sus raíces (átomos), modificándolo para hacer mejores productos. También permite el avance en la miniaturización de aparatos electrónicos, que son de basta utilidad en muchos campos de la ciencia e investigación; por nombrar algunos tenemos: Robots espías, robots en las células humanas que permiten el estudio de muchas enfermedades y la forma eficaz de administrar medicamentos, transistores y componentes electrónicos a nano escala, incluido los circuitos, cables y tubos

7. En la medicina: la nanomedicina

8. En los deportes

9. En la informática

10. LA NANOELECTRÓNICA DENTRO DE LAS CÉLULAS VIVAS Uno de los avances de la nano-electrónica en la biología, son los sensores electrónicos, que son herramientas tipo robots que se implantan en la sangre, con el objetivo del estudio de las células sin destruirlas y poder aprender e investigar más sobre ello, que se podría detectar enfermedades precoces y proporcionar nuevos mecanismos de reparación.

11. La sangre tiene alrededor de 10 micrómetros cuadrados, en la cual pueden colocarse cientos de transistores en el interior de una célula. Se espera para el año 2020 se pueda introducir 2.500 transistores en una célula viva, que es el equivalente a los procesadores de primera generación. Los chips de sillico se pueden introducir en las células de diferentes maneras, como por ejemplo: mediante lipofección, fagocitosis o microyección y una vez dentro se pueden utilizar como sensores intracelulares.

12. TELEVISORES LCD BASADOS EN NANOTUBOS DE CARBONO Los científicos desarrollan nuevas pantallas, utilizando nanotubos de carbono, se han realizado prototipos de 15 pulgadas. Se espera construir pantallas grandes con una mayor calidad de imagen y durabilidad, disminuyendo a la vez los costos . La tecnología de la pantalla nano-emisiva (NED), se basa en hacer crecer los nanotubos de carbono directamente sobre un vidrio, lo que da lugar a un buen diseño energético, lo que produce un mejor brillo, excelente uniformidad y pureza de colores. Esta tecnología de nanotubos reemplaza otras fuentes convencionales de luz, como en el caso de los LED (light emitting diodes) para iluminar imágenes en pantalla . El caso de los nanotubos, la tecnología se denomina FED (Field Emisión Display).

13. Estos televisores son muy similares a las clásicas pantallas CTR, lo que lo diferencia significativamente son los tubos. Mientras la pantalla de tipo CRT utiliza tubos grandes y un haz de electrones influye sobre el fósforo produciendo luminiscencia. Los FED utiliza pequeñísimos nanotubos que emiten electrones sobre la pantalla fluorescente que iluminan la imagen. Estos tubos catoditos están dispuestos en una superficie a pocos milímetros de la pantalla. Además los nanotubos son mejores conductores de electricidad que los metales, son más resistentes que el acero y pueden emitir luz. El efecto visual de las imágenes son mejores que los del tipo CRT pero con la finura de una pantalla LCD.

14. LÁSER DE PUNTO CUÁNTICO Un laser es un dispositivo que utiliza los efectos de la mecánica cuántica, la emisión inducida o estimulada, para generar un haz de luz coherente de un medio adecuado y con el tamaño, la forma y la pureza controlados . Los principales componentes de un laser son: Un medio activo para la formación del laser Energía bombeada para el laser Espejo reflectante al 100% Espejo reflectante al 99% Emisión del rayo laser El principio de funcionamiento de un laser es sencillo, la energía bombeada al laser excita los electrones de un material ópticamente activo y provoca el movimiento de estos electrones entre la banda de valencia y la banda de conducción, emitiendo de forma simultanea de fotones. Estos fotones son reflejados por el espejo reflectante al 100% e impactan de nuevo sobre el material óptico estimulando de nuevo la emisión de mas fotones.

15. En los materiales no nano-estructurados, las bandas de valencia y conducción constituyen un continuo siendo, el abanico de niveles de energía disponibles para el movimiento de los electrones entre dichas bandas muy numeroso. Esto da lugar a un amplio número de longitudes de onda de emisión. Los láseres de punto cuántico son un tipo revolucionario de láseres que son significativamente superiores en prestaciones a los láseres de semiconductores clásicos en aspectos tales como la operación independiente de la temperatura, el bajo consumo energético, la transmisión a larga distancia y rápidas velocidades. Confinando las dimensiones de un semiconductor en tres dimensiones para formar un láser de punto cuántico se consigue restringir las longitudes de onda de emisión de forma más estrecha de lo que se puede conseguir en los láseres convencionales. De esta forma la longitud de onda es determinada por el tamaño del cristal y se puede consiguientemente crear láseres a medida. Las aplicaciones de estos láseres incluyen, entre otras, los lectores de CD, lectores de códigos de barras e impresoras láser.

16. Radiofrecuencias basadas en transistores de nanotubos de carbono: nano-radios Se ha fabricado un nano-radio usando tecnología de nanotubos, que es mucho más pequeña que un grano de arena. Científicos de la universidad de Illinois armaron un diminuto receptor radiofónico con nanotubos, que son átomos de carbono en fila. Aún cuando esta radio solo puede captar una estación, su fabricación constituye un gran paso para la fabricación de otros aparatos minúsculos y mucho más avanzados.

17. Las radios están formadas por dos amplificadores de frecuencia radiofónica y un mezclador de frecuencia, todos ellos fabricados con materiales de nanotubos. Los audífonos, que son de tamaño normal, se aplican directamente a un transistor hecho también con nanotubos y el cual usa una antena también de tamaño normal. En una de las pruebas los ingenieros de la Universidad de Illinois captaron un informe de tráfico de la ciudad de Baltimore (Maryland ). Según indicó John Rogers, un profesor de materiales científicos y de ingeniería de la Universidad de Illinois, el objetivo no era en sí fabricar un receptor de radio, sino desarrollar esos nanotubos para que actúen como semiconductores.

18. NANOCABLES HECHOS DE GRAFENO Se sabe que el grafeno es un semiconductor 200 veces más duro que el acero, es flexible y altamente conductor y lo convierte en material superior al Oro y al Silicio para determinadas circunstancias . El estudio de este material a dado grande avances, se planea ya construir nano-cables muchos más pequeños que los ya existente como el del Silicio, que se utilizan como semiconductores de electricidad, el grafeno tiene un costo de fabricación bajo y fácilmente podría sustituir al Silicio u otros disponibles en el mercado. El avance de semiconductores de grafeno seria un gran avance en la fabricación de celdas solares, por ejemplo la ventana se podría utilizar como panel solar y a la vez como una pantalla de televisor, o u dispositivo móvil se podría convertir en una esfera para colocarse como pulsera de reloj, esto es gracias a la flexibilidad del grafeno. Sin lugar a dudas el potencial de aplicaciones es enorme respecto al Grafeno.

19. La nano-electrónica promete ayudar a crear CPUS más potentes que los que puedan fabricarse con técnicas de fabricación de circuitos integrados convencionales. Actualmente se están investigando una seria de posibilidades incluyendo nuevas formas de nano-litografía , así como el uso de nano-materiales tales como nano-hilos o pequeñas moléculas, en lugar de los tradicionales componentes de tecnología CMOS . Los transistores de efecto campo han hecho uso de ambos, semiconductores de nanotubos de carbón y semiconductores de nano-hilos heteroestructurados. LA NANO-ELECTRÓNICA EN LA COMPUTACIÓN

20. FUENTES BIBLIOGRÁFICAS http://www.ecured.cu/index.php/Nanoelectr%C3/B3nica http://www.academia.edu/6189262/Avances_de_la_Nanoelectr%C3%B3nica http://francisthemulenews.wordpress.com/2009/03/08/para-que-sirve-una-radio-de-nanotubos-de-carbono/ http://noticiasdelaciencia.com/not/6098/celulas_solares_flexibles_de_nanocables_y_grafeno/ http://modulo16.wordpress.com/2012/10/04/grafeno-el-material-del-futuro/ http://www.neoteo.com/nanoelectronica-dentro-de-celulas-vivas/ http:// www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/17035979/Avances-en-la-Nanotecnologia.html

21. gracias