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Nano-antenas de grafeno pueden permitir redes de pequeñas máquinas

Actualidad Informática.  Nano-antenas de grafeno. Rafael Barzanallana

Las redes de máquinas a escala nanométrica ofrecen interesantes aplicaciones potenciales en la medicina, la industria, la protección del medio ambiente y la defensa, pero hasta ahora hay un problema: la limitada capacidad de las antenas a nanoescala fabricadas a partir de componentes metálicos tradicionales.

Con antenas hechas de materiales convencionales como el cobre, la comunicación entre nanomáquinas de baja potencia sería virtualmente imposible. Pero mediante el aprovechamiento de las propiedades electrónicas únicas del material conocido como grafeno, los investigadores ahora creen que están en el buen camino para conectar dispositivos alimentados por pequeñas cantidades de energía.

Sobre la base de una red de nido de abeja de átomos de carbono, el grafeno podría generar un tipo de onda de superficie electrónica que permitiría antenas de sólo una micra de largo y de 10 a 100 nanómetros de ancho para hacer el trabajo de antenas mucho más grandes. Mientras que como operan estas nano-antenas aún no se han demostrado, los investigadores dicen que sus modelos matemáticos y las simulaciones muestran que las nano-redes que utilizan el nuevo enfoque son factibles con el material alternativo.

«Estamos explotando la propagación peculiar de los electrones en el grafeno para hacer una pequeña antena que pueda irradiar frecuencias mucho más bajas que las antenas metálicas clásicas del mismo tamaño», dijo Ian Akyildiz, profesor Ken Byers  en la Escuela de Ingeniería Eléctrica y Ingeniería Informática en el Instituto de Tecnología de Georgia. «Creemos que esto es sólo el comienzo de un nuevo paradigma de las comunicaciones en red y basada en el uso de grafeno.»

Patrocinado por la Fundación Nacional para la Ciencia, la investigación está programada para ser publicada en la revista IEEE Journal of Selected Areas in Communications (IEEE JSAC). Además de las antenas a nanoescala, los investigadores también están trabajando en transceptores a  nanoescala basados ??en el grafeno y los protocolos de transmisión que serían necesarios para la comunicación entre las nanomáquinas.

El desafío es que en las comunicaciones en la escala del micrón, las antenas metálicas tendrían que operar a frecuencias de cientos de terahercios. Si bien esas frecuencias pueden ofrecer ventajas en la velocidad de comunicación, su rango estaría limitado por las pérdidas de propagación a unos pocos micrómetros. Y ellos requieren mucha potencia – más que las nanomáquinas pueden tener.

Akyildiz ha estudiado nanonetworks desde finales de 1990, y llegó a la conclusión de que la comunicación electromagnética tradicional entre estas máquinas podría no ser posible. Pero entonces él y su Ph.D. estudiante, Josep Jornet – quien se graduó en agosto de 2013 y ahora es profesor adjunto en la Universidad Estatal de Nueva York en Buffalo – comenzó a leer acerca de las sorprendentes propiedades del grafeno. Estaban especialmente interesados en cómo se comportan los electrones en las hojas de una sola capa de material.

«Cuando los electrones en el grafeno son excitados por una onda electromagnética entrante, por ejemplo, empiezan a moverse hacia atrás y adelante», explicó Akyildiz. «Debido a las propiedades únicas del grafeno, esta oscilación global de la carga eléctrica se traduce en una onda electromagnética confinada en la parte superior de la capa de grafeno.»

Conocido técnicamente como surface plasmon polariton (SPP) wave, el efecto será permitir que las nano-antenas puedan operar en el extremo inferior del rango de frecuencia de terahercios, entre 0,1 y 10 terahercios – en lugar de al 150 terahertz requerido por las antenas de cobre tradicionales en tamaños nanométricos. Para la transmisión, las ondas de SPP se pueden crear mediante la inyección de electrones en la capa dieléctrica por debajo de la hoja de grafeno.

Los materiales tales como oro, plata y otros metales nobles también pueden apoyar la propagación de las ondas SPP, pero sólo en frecuencias mucho más altas que el grafeno. Los materiales convencionales como el cobre no son compatibles con las ondas.

Al permitir la propagación electromagnética a frecuencias de terahercios inferiores, las ondas SPP requieren menos energía – poniéndolas al alcance de lo que podría ser factible para nanomáquinas operadas por tecnología de recolección de energía por primera vez por Zhong Lin Wang, profesor en Georgia Tech’s School of Materials Science and Engineering.

«Con esta antena, podemos reducir la frecuencia en dos órdenes de magnitud y reducir las necesidades de energía de cuatro órdenes de magnitud», dijo Jornet. «Con el uso de esta antena, creemos que las técnicas de recolección de energía desarrolladas por el Dr. Wang nos daría la energía suficiente para crear un enlace de comunicaciones entre las nanomáquinas.»

Las nanomáquinas en la red de Akyildiz y Jornet Envision incluirían varios componentes integrados. Además de los nanogeneradores de recolección de energía, habría  detectores a nanoescala, procesamiento y memoria, las tecnologías que están en desarrollo por otros grupos. La antena y el transceptor de trabajo a nanoescala que se realiza en Georgia Tech permitiría que los dispositivos se comuniquen la información tienen la sensación y el proceso con el mundo exterior.

«Cada uno de estos componentes podría tener una medida a escala nanométrica, pero en total tendríamos una máquina de medición de unos pocos micrómetros», dijo Jornet. «Habría un montón de ventajas y desventajas en el uso y el tamaño de la energía.»

Más allá de dar a las nanomáquinas la capacidad de comunicarse, cientos o miles de conjuntos de antena de transceptor de grafeno podrían ser combinados para ayudar a que los teléfonos celulares  y portátiles conectados a internet se comunican más rápido.

«La banda de terahercios puede aumentar las tasas actuales de datos en las redes inalámbricas en más de dos órdenes de magnitud», señaló Akyildiz. «Los tipos de datos en los sistemas celulares actuales son hasta un gigabit por segundo en redes LTE avanzadas o 10 gigabits por segundo en las llamadas ondas milimétricas o sistemas de  60 gigahertz.  Esperamos que la transmisión de  datos en el orden de los terabits  por segundo en la banda de terahertz «.

Las propiedades únicas de grafeno, Akyildiz dice, son fundamentales para esta antena – y otros dispositivos electrónicos en el futuro.

«El grafeno es un nanomaterial muy poderoso  que dominará nuestras vidas en el próximo medio siglo», dijo. «La comunidad europea va a apoyar un gran consorcio formado por muchas universidades y empresas con una inversión de mil millones de euros para llevar a cabo la investigación sobre este material.»

Hasta ahora, los investigadores han evaluado numerosos diseños nano-antena utilizando técnicas de modelado y simulación en el laboratorio. El siguiente paso será el de fabricar en realidad una nano-antena y operar utilizando un transceptor también basado en el grafeno.

«Nuestro proyecto muestra que el concepto de nano-antenas basadas ??en el grafeno es factible, sobre todo si se tiene en cuenta los modelos muy precisos de transporte de electrones en el grafeno», dijo Akyildiz. «Quedan muchos retos abiertos, pero este es un primer paso hacia la creación de nanomáquinas avanzada con muchas aplicaciones en los campos biomédicos, ambientales, industriales y militares.»

La investigación descrita aquí fue apoyada por la National Science Foundation bajo el número de concesión CCF-1349828. Las opiniones o conclusiones son las de los autores y no necesariamente reflejan los puntos de vista oficiales de la NSF.

Georgia Institute of Technology (2013, December 12). Graphene-based nano-antennas may enable networks of tiny machines. ScienceDaily.

Nanoantenas de grafeno para una wifi de terabits por segundo

Actualidad Informática. Nanoantenas de grafeno para una wifi de terabits por segundo. Rafael Barzanallana. UMU

Imagina una red WiFi capaz de alcanzar velocidades de varios terabits por segundo, capaz de transferir una película en alta definición en menos de un segundo. Quizás parece utopía, pero Ian Akyildiz, del Instituto Técnico de Georgia (Georgia Tech), han desarrollado una nanoantena de grafeno capaz de lograrlo. Lo más interesante es que a distancias cortas (de pocos centímetros) se alcanzan velocidades de 100 Tbits/s lo que puede tener interés en la comunicación interna entre componentes de dispositivos electrónicos o entre redes de sensores en sistemas confinados (útiles en química, biología o medicina). Por supuesto, el mayor problema a día de hoy es el coste prohibitivo del grafeno (unos 3000 euros por metro cuadrado); en la nanoantena hay que fabricar dos trozos de grafeno de entre 2 y 100 nanómetros de ancho y un micrómetro de largo, que han de ser colocados en el lugar adecuado de la nanoantena. Quizás el grafeno trabajando a frecuencias de terahercios sea el futuro de la tecnología 5G que se podría implantar alrededor del año 2020. Nos lo ha contado Alex Wright, “Tuning In to Graphene,” News, Communications of the ACM 56: 15-17, Oct 2013 [pdf gratis].

Fuente:  La Ciencia de la Mula Francis

Proyectos futuristas en informática

Actualidad Informática. Proyectos futuristas en informática. Rafael Barzanallana. UMU

Se les ha llamado Factor X de la ciencia: seis mega-proyectos que compiten por dos premios, dotados cada uno con mil millones de euros.

En 2010, la Comisión Europea hizo un llamamiento a las iniciativas de computación visionaria,s comparables a la llegada a la luna o el mapa del genoma humano. Estos ultra-ambiciosos proyectos  cambiarían nuestra forma de pensar sobre el mundo y lo ideal  también sería resolver algunos de sus problemas.

De 21 ideas presentadas, seis fueron seleccionadas para un mayor desarrollo. Estas incluyen el Proyecto Cerebro Humano – un intento de simular el cerebro usando una supercomputadora – y un plan para crear una nueva generación de dispositivos electrónicos basados no en el silicio, sino en grafeno.

Los ganadores se darán a conocer a finales de enero. El premio en metálico, proceden de los países europeos y las empresas privadas, así como de la Unión Europea, se extiende durante 10 años.

Nuestro dinero está en FuturICT, un SimCity de la vida real en una escala global. Le dará a  individuos,  empresas y los gobiernos información en tiempo real sobre el planeta, y realizará simulaciones para encontrar las mejores estrategias para hacer frente a cuestiones como el cambio climático.

FuturICT fue concebido después de la caída financiera de 2008. El simulador de  civilización será una plataforma abierta, aceptando los datos sobre cualquier cosa, desde los medios sociales y la bolsa, a los modelos climáticos y las preferencias políticas. Manténgase en sintonía para el inicio de algo grande.

Fuente: NewScientist

 

Descubierto nuevo método para fabricar nanomateriales

Actualidad Informática. Nueva forma de elaborar grafeno. Rafael Barzanallana
Investigadores del Centro de Nanociencia de la Universidad de Jyväskylä, Finlandia, y de la Universidad de Harvard, EE.UU., han descubierto una nueva manera de fabricar nanomateriales. Usando simulaciones por ordenador, los investigadores han sido capaces de predecir que nanocintas de grafeno largas y estrechas, se pueden enrollar en nanotubos de carbono por medio de  torsión. La investigación ha recibido financiación de la Academia de Finlandia.

La idea básica es simple y fácil de explicar: sólo gire los extremos de una correa de su mochila y ver qué pasa. Al ser clásico en su origen, el mecanismo es robusto y válida en la macro, micro y nanoescala.

El mecanismo también permite el control experimental, que ha sido imposible anteriormente. El mecanismo puede ser utilizado para hacer diversos tipos de nanotubos de carbono novedosos, para encapsular moléculas en el interior de los tubos, o para hacer túbulos de cintas hechas de otros nanomateriales planos.

Durante los últimos veinte años, los nanotubos de carbono han sido descritos como «grafenos enrrollados», a pesar de que nadie nunca realmente vio el enrrollado. Hoy en día, los nanotubos, junto con muchos otros nanomateriales, se hacen por el crecimiento  átomo por átomo.

Los resultados fueron publicados en la revista Physical Review B. Además de la concesión «Sugerencias del Editor», la investigación también se destacó en la revista Physics de la Sociedad Americana de Física. La investigación utiliza los recursos informáticos de la finlandesa Centro de TI para la Ciencia (CSC), con sede en Espoo.

Circuitos nanotecnológicos de grafeno para comunicaciones inalámbricas

Investigadores de IBM han anunciado que han alcanzado un hito en la creación de un componente esencial para el futuro de los dispositivos inalámbricos. En un artículo publicado en la revista Science, investigadores de IBM anunciaron el primer circuito integrado fabricado a partir de grafeno, y demostraron una frecuencia de funcionamiento de un mezclador de banda ancha en las frecuencias de hasta 10 gigahercios (10 mil millones de ciclos por segundo).

Diseñados para las comunicaciones inalámbricas, estos circuitos integrados basados en grafeno  podrían mejorar los dispositivos inalámbricos  actuales y apuntan a la posibilidad de un nuevo conjunto de aplicaciones. En las frecuencias convencionales de hoy en día, las señales del teléfono celular y el transceptor se puede mejorar, permitiendo potencialmente a los teléfonos trabajar donde no pueden hoy en día, mientras que, a frecuencias mucho más altas, los militares y el personal médico podrían ver armas ocultas o imágenes médicas sin los peligros de la radiación de los rayos-X.

El grafeno es el  material electrónico más delgado, consiste en una sola capa de átomos de carbono empaquetado en una estructura de nido de abeja, posee excelentes propiedades eléctricas, ópticas, mecánicas y térmicas que podrían hacer que sean menos costosos y con menos consumo de energía los dispositivos electrónicos portátiles como los teléfonos inteligentes.

A pesar de los importantes avances científicos en la comprensión de este nuevo material y la demostración de los dispositivos de alto rendimiento basados en el grafeno, el desafío de los transistores de grafeno es integrarlos con otros componentes en un solo chip, lo que no se había  logrado  hasta ahora, debido principalmente a una mala adherencia del grafeno con metales y óxidos y la falta de sistemas de fabricación fiables para producir dispositivos y circuitos reproducibles.

Este nuevo circuito integrado, que consiste en un transistor de grafeno y un par de bobinas compactas integradas en una oblea de carburo de silicio (SiC), supera los obstáculos de diseño mediante el desarrollo de procedimientos de fabricación de obleas que mantienen la calidad del grafeno y  al mismo tiempo, permiten su integración con otros componentes en un circuito complejo.

«Hace sólo unos días IBM conmemoró su 100 aniversario, nuestros científicos han logrado un hito en la nanotecnología, que sigue la empresa centenaria con su liderazgo en innovación y tecnología», dijo TC Chen, vicepresidente de Ciencia y Tecnología de IBM Research. «Este avance en la investigación tiene el potencial de un aumento en el rendimiento de los dispositivos de comunicación que permitan a las personas interactuar con mayor eficiencia». El avance es también un hito importante para la electrónica de carbono para aplicaciones de radiofrecuencias (CERA), financiado por DARPA.

Diseñado para las comunicaciones inalámbricas, estos circuitos integrados basados en grafeno podrían mejorar los dispositivos inalámbricos actuales y apuntan a la posibilidad de un nuevo conjunto de aplicaciones. En las frecuencias convencionales de hoy en día, las señales del teléfono celular y el transceptor se puede mejorar, permitiendo potencialmente a los teléfonos trabajar donde no pueden hoy en día, mientras que, a frecuencias mucho más altas, los militares y el personal médico podrían ver armas ocultas o  imágenes médicas sin los peligros de la radiación de rayos-X.

¿Cómo funciona?

En la demostración, el grafeno es sintetizado por tratamiento térmico de obleas de carburo de silicio para formar capas de grafeno uniforme en la superficie del carburo de silicio. La fabricación de los circuitos de grafeno consta de cuatro capas de metal y dos capas de óxido.

El circuito funciona como un mezclador de frecuencia de banda ancha, que produce señales de salida con frecuencias mixtas (suma y diferencia) de las señales de entrada. Los mezcladores son componentes fundamentales de muchos sistemas de comunicación electrónica. Una frecuencia de muestreo de hasta 10 GHz y estabilidad térmica excelente de hasta 125 °C se ha mostrado en el circuito integrado de grafeno.

El esquema de fabricación desarrollado también se puede aplicar a otros tipos de materiales de grafeno, incluidos vapores químicos depositados (ECV) películas de grafeno sintetizado en películas de metal, y también son compatibles con la litografía óptica para reducir el coste y el rendimiento. Anteriormente, el equipo ha elaboardo  transistores de grafeno con frecuencia de corte de hasta 100 GHz y 155 GHz para grafeno epitaxial y ECV, de una longitud de puerta de 240 nm y 40 nm, respectivamente.

La nanotecnología y el liderazgo de IBM

En los 100 años de historia de la compañía, IBM ha invertido en investigación científica para dar forma al futuro de la informática. Este anuncio es una demostración de los resultados obtenido por los científicos líderes a nivel mundial de IBM y la inversión continua de la empresa y se centran en la investigación exploratoria.

La nanotecnología es una tecnología que se espera que de lugar a avances en varios campos. Estos incluyen materiales funcionales avanzados, sensores, herramientas, asistencia sanitaria, bioanálisis, purificación del agua, tecnología de la energía, y más. Los científicos de IBM aplican su experiencia  en nanociencia a problemas fuera de la nanoelectrónica y ayudan a abordar algunos de los mayores desafíos de nuestro tiempo, como el uso más eficiente de la energía solar, y nuevas formas de purificación o desalinización de agua.

IBM también ha abierto recientemente Binnig and Rohrer Nanotechnology Center una instalación para la investigación a nanoescala  abierto recientemente en el campus de IBM Research – Zurich (Suiza). El edificio es la pieza central de una asociación estratégica de 10 años en la nanociencia entre IBM y ETH Zurich, una de las principales universidades técnicas de Europa, donde los científicos investigarán nuevas estructuras a nanoescala y dispositivos para avanzar en la energía y las tecnologías de la información.

Fuente: IBM Research (2011, June 11). Nanotechnology circuits for wireless devices: First wafer-scale graphene integrated circuit smaller than a pinhead.

IBM. Chips de grafeno

Nobel al material informático del futuro

Los investigadores Andre Geim y Konstantin Novoloselov son los ganadores del Premio Nobel de Física 2010 por sus revolucionarios descubrimientos sobre el material bidimensional grafeno, comunicó hoy la Real Academia de las Ciencias de Suecia.

Geim, de 51 años, y Konstantin, de 36, comparten el premio por sus experimentos con un material de carbono ultrafino, que puede ser utilizado en diferentes campos. El comité ha señalado que los dos investigadores habían conseguido desarrollar un material del carbono en forma muy fina -de sólo un átomo de espesor- con propiedades excepcionales aplicables en el terreno de la física cuántica.

Sus investigaciones también han logrado importantes aplicaciones prácticas para el grafeno, ligadas a la creación de nuevos materiales y la manufactura electrónica, según la explicación de la Academia. Los expertos consideran que los transistores de grafeno van a ser sustancialmente más rápidos que los de silicio que se emplean en la actualidad en la mayoría de aparatos electrónicos, con lo que se podrán fabricar ordenadores mucho más eficientes.

El grafeno es una estructura laminar plana, de un átomo de grosor, compuesta por átomos de carbono densamente empaquetados en una red cristalina en forma de panal de abeja. Este nuevo material se caracteriza por poseer una alta conductiidad térmica y eléctrica y por combinar una alta elasticidad y ligereza con una extrema dureza, que lo sitúa como el material más resistente del mundo. Además puede reaccionar químicamente con otros elementos y compuestos químicos, lo que convierte al grafeno en un material con un gran potencial de desarrollo.

Fuga de cerebros

Geim, nacido en Sochi, Rusia, en 1958 y nacionalizado holandés, se doctoró en Ciencias Físicas en 1987 en la Academia Rusa de Ciencias de Chernogolovka, y actualmente ejerce en la Universidad de Manchester (Reino Unido). Su colega Novoselov nació en 1974 en Nizhny Tagil, Rusia, tiene doble nacionalidad británico-rusa, ha ejercido en la Universidad de Nijmegen (Holanda) y es catedrático en la Universidad de Manchester, como Geim.

El premio con 10 millones de coronas suecas (1,5 millones), otorgado por el Comité del Premio Nobel de Física en la Real Academia Sueca de Ciencias, ha sido el segundo de los premios Nobel otorgados este año, después de que ayer Robert Edwards, que desarrolló el método de la fecundación invitro, recibiera el Nobel de Medicina. La ronda de los anuncios de estos galardones seguirá mañana con el de Química, el jueves se dará a conocer el de Literatura, el viernes el de la Paz y el lunes el de Economía.

Fuente: Sciencia-Geek

2010 Nobel, Física: Andre Geim y Konstantin Novoselov por el descubrimiento del grafeno

Los dos científicos de la Universidad de Manchester que descubrieron el grafeno, Andre Geim y Konstantin Novoselov han obtenido el Premio Nobel de Física de 2010 por iniciar uno de los campos  de investigación más candentes de la actualidad. Los análisis bibliométricos de Thomson Reuters han acertado este año con un pleno. Mi entrada está basada en el anuncio oficial del Premio Nobel (Prize Announcement). He visto en directo (online) el anuncio, que ha incluido una entrevista a Geim muy emotiva (se le oía muy emocionado por el premio aunque se sabía firme ganador algún día). [PS: Más información en inglés en Advanced Information y Popular Information].

El grafeno es una película de un átomo de grosor de átomos de carbono colocados en una red atómica perfecta. Esta forma del grafeno tiene unas propiedades excepcionales que se originan en las sutilezas de la física cuántica. El grafeno (igual que el diamente) es un material muy duro, aunque solo tenga un átomo de grosor, es buen conductor de la electricidad (mejor que el cobre), del calor (el mejor conductor del calor conocido), es casi transparente (ver la foto adjunta), pero tan denso que ni siquiera un átomo de helio (el átomo más pequeño de un gas) puede atravesar sus agujeros (entre los átomos de carbono).

Geim y Novoselov extrajeron el grafeno de un trozo de grafito (el mismo que se encuentra en cualquier lápiz ordinario). Utilizaron una especie de cinta adhesiva que les permitió extraer del grafito una lámina de un solo átomo de carbono. Muchos científicos creían entonces que era imposible que una lámina de un solo átomo de grosor cualquier material era imposible de fabricar porque era inestable. Geim y Novoselov lograron lo inesperado y con ello se convirtieron en firmes candidatos al Premio Nobel que ahora han obtenido.

El grafeno ha permitido a los físicos estudiar las propiedades de los materiales en solo dos dimensiones. Muchas de estas propiedades se deben a fenómenos de la física cuántica sin análogo en el mundo de los materiales en tres dimensiones. Las aplicaciones del grafeno están aumentando cada día, entre ellas, la creación de nuevos materiales y la fabricación de productos electrónicos innovadores (como transistores de grafeno) que podrían reemplazar al silicio y el germanio en muchas aplicaciones. Como es prácticamente transparente y un buen conductor, el grafeno es adecuado para la producción de pantallas táctiles transparentes, pantallas para televisores y monitores, e incluso las células solares. Mezclado con plásticos el grafeno los convierte en conductores de la electricidad, haciéndolos más resistentes al calor y más resistente mecánicamente, lo que ha permitido desarrollar nuevos materiales delgados superfuertes, con buenas propiedades elásticas y muy ligeros, con posibles aplicaciones en satélites, aviones y automóviles.

Konstantin Novoselov, de 36 años, es ciudadano británico y ruso, aunque nació en Rusia. Andre Geim, de 51 años, es ciudadano holandés, aunque también nació en Rusia. Novoselov trabajó por primera vez con como estudiante de doctorado de Geim en los Países Bajos. Posteriormente le siguió al Reino Unido. Ambos estudiaron su carrera de física en Rusia. Ahora son profesores de la Universidad de Manchester.

Más sobre el grafeno en este blog:

El grafeno, la panacea de la nanoelectrónica,” 27 Marzo 2009;

Tan fácil como tocar y pegar o cómo depositar capas monoatómicas de grafeno sobre silicio y óxido de silicio utilizando cobre,” 7 Mayo 2009;

Desenrollando nanotubos de carbono multicapa en nanoláminas de grafeno (o cuando una imagen vale más que mil palabras),” 16 Abril 2009;

La meteórica carrera de Tomás Palacios y el transistor de grafeno ultrarrápido,” 4 Mayo 2009;

Nanotransistores con canal de nanotubos para los ordenadores del futuro,” 29 Mayo 2008;

Nanotransistores ultrarrápidos basados en grafeno,” 16 Septiembre 2010;

Quién será capaz de fabricar el grafeno semiconductor,” 28 Marzo 2010;

El joven científico español Tomás Palacios entrevistado en la revista Science,” 26 Marzo 2010;

Grafeno ultraplano sobre un substrato de mica,” 19 Noviembre 2009;

Observado el efecto Hall cuántico fraccionario en grafeno,” 16 Noviembre 2009.

Fuente: Francis (th)E mule Science’s News

Crean el primer transistor de Grafeno (100 GHz)

IBM, compañía con gran número de patentes a nivel industria, anunció en febrero pasado la creación de un transistor capaz de funcionar a una frecuencia de 100GHz; la pequeña unidad está compuesta de Grafeno.

La firma International Business Machines (IBM) anunció en febrero pasado la creación de un transistor fabricado con Grafeno y que es capaz de funcionar a frecuencias de hasta 100GHz. El logro le ha sido adjudicado a al investigador Phaedon Avouris, Director de Ciencia a Escala Nanométrica de IBM, cuya participación consistió en la supervisión de este proyecto.

Como parte de la retrospectiva de la compañía en su intento por crear el transistor, en el año 2008 la empresa comenzaba a trabajar con el Grafeno (material con alta conductividad) y consiguió fabricar prototipos de transistores que corrían a velocidades de varios Ghz, no obstante es hasta ahora que se ha logrado llegar a la barrera de los 100 GHz en una unidad lógica (transistor equivalente a 100 mil millones de cambios entre “0” y “1” por segundo).

El Grafeno, cuyo compuesto de Carbono con sus átomos densamente empaquetados es similar al Grafito, desde el punto de vista físico tiene una estructura laminar plana de tan solo un átomo de grosor y conformada por átomos de Carbono que crean a su vez una red cristalina asemejada a la forma de un panal de abejas. Cada átomo está ligado a sus vecinos mediante enlaces covalentes y es un componente estructural básico de todos los demás elementos graníticos, incluyendo los nanotubos de Carbono y los fulerenos.

Con los recursos que han sido identificados en los últimos años sobre componentes desarrollados con Grafeno, la electrónica basada en este material supera ampliamente la velocidad de sus equivalentes desarrollados con Silicio y podrían lograr CPUs con 25 a 50 veces más rapidez que las actuales con procesadores de Silicio. Las computadoras actuales basan su funcionamiento en chips cuyos componentes principales son transistores de Silicio, y este cambio puede intensificar la velocidad de los mismos CPUs.

Otra de las propiedades de este material es que permite una mejor conducción de las cargas eléctricas y esta es una de las razones que ha permitido a IBM romper la barrera física de los 100 100 GHz. Si tomamos en cuenta los tres o cuatro mil millones de cambios por segundo que un microprocesador moderno puede efectuar, IBM podría ser la clave en la búsqueda de la creación de nuevos dispositivos ultra-veloz en el campo de la electrónica y de las telecomunicaciones.

La compañía ha considerado que la movilidad de los portadores de carga en el Grafeno convierte en un candidato prometedor a dispositivos electrónicos de alta velocidad y al mismo tiempo se consigue fabricar transistores más pequeños y rápidos con materiales semiconductores.

Los detalles de la investigación del equipo del científico Avouris fueron publicados en distintos medios de divulgación científica como la revista Science y el New York Times, por mencionar algunos.

Fuente: electronicosOnline.com

Los «chips» de grafeno serán mil veces más rápidos

El Aula Magna del Paraninfo acoge a cerca de 200 científicos de universidades y centros de investigación españoles y extranjeros dentro de la VI Reunión del Grupo Especializado de Física del Estado Sólido, de la Real Sociedad Española de Física (GEFES 2010). En la inauguración del acto han participado el vicerrector de Investigación de la Universidad de Zaragoza, José Ramón Beltrán, la vicedecana de Ciencias, Concepción Aldea; el director del Instituto de Ciencia de los Materiales de Aragón, Ramón Burriel; el presidente del comité organizador, Fernando Bartolomé, y el director de la Real Sociedad Española de Física en Aragón, Alberto Carrión.

El congreso cuenta con la destacada participación del científico Konstantin Novoselov, catedrático de la Universidad de Manchester, que hace unos cuatro años dio con un método imaginativo para aislar capas grafíticas de un sólo átomo de espesor. El profesor Novoselov, con su conferencia inaugural sobre la química y la física del grafeno, ha compartido con los asistentes las peculiaridades de su hallazgo.

El grafito, el material de las minas de los lapiceros, está formado por capas de átomos de carbono dispuestas como un panal de abeja. El grafeno, en realidad, corresponde a una sola de esas capas. Kostya Novoselov imaginó que «manchando» una tira de celo con el grafito depositado, pintando con un lápiz en un papel y usando después ese celo como un sello sobre una superficie limpia, se podrían encontrar pedazos de grafeno aislados y accesibles a los modernos microscopios atómicos. Sorprendentemente, su intuición resultó certera, y desde entonces la física del grafeno, tanto experimental como teórica ha sido una auténtica explosión de sorpresas y creatividad, tal como destaca ahora Fernando Bartolomé, investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (CSIC-Universidad de Zaragoza) y presidente del comité local del congreso.

Por ejemplo, el grafeno ha sido ya utilizado para fabricar prototipos electrónicos («chips») que funcionan hasta mil veces más rápido que la electrónica convencional que hoy se utilizan cada día en los aparatos electrónicos. Por eso se suele decir que el grafeno puede ser el sustituto del silicio en la electrónica del futuro, aunque esto esté aún, lejos de realizarse, tal como puntualiza Fernando Bartolomé.

El profesor Novoselov no sólo imaginó ese método de obtención sino que ha hecho algunos de los más importantes descubrimientos sobre la física del grafeno y derivados. Por ello, ha recibido, entre otros, el Premio Nicholas Kurti, el Europhysics Prize y el Premio al Joven Científico de la Union Internacional de Física Pura y Aplicada (IUPAP).

Durante el congreso destaca la asistencia de José Luis Martínez, director por Francia de la fuente europea de neutrones de Grenoble (Institute Laue – Langevin) y de Salvador Ferrer, director científico del Sincrotrón español ALBA, que se inaugurará con todo el protocolo de la Presidencia Española de la UE en marzo.

Fuente: Universidad de Zaragoza

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Enlaces relacionados:

–  Grafeno – Wikipedia, la enciclopedia libre

–  Tutoriales y divulgación de Física

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