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Domingo, 27 de Abril de 2008, 11:34 horas | Ciencia
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Seguimos con los últimos avances en el campo de la transmisión de datos (ver 1 y 2). Ya abordé lo relativo al tratamiento de los mismos para que la velocidad de transmisión de los guiaondas y del flujo de bits de dos o más estados no se vea inutilizada por el cuello de botella de los componentes electrónicos. El cercano final de la ley de Moore supone el fin del incremento de la miniaturización de transistores y otros componentes activos en las famosas obleas de silicio que actualmente son la base de la electrónica de comunicaciones, pues dichas obleas no pueden cortarse con la exactitud necesaria (del orden de los nanómetros) ni, además, a esa escala, funciona adecuadamente el semiconductor. Es, por tanto, una barrera de las propiedades físicas y químicas del material y poco puede hacerse al respecto. Una alternativa es construir componentes activos con otro tipo de material. El mejor candidato de momento es el grafeno.

El grafeno es una molécula compleja compuesta únicamente de carbono. Las propiedades del carbono hacen que pueda disponerse en distintas geometrías. Una de ellas permite la formación de nanotubos de carbono. Otra de ellas permite la construcción de láminas de carbono de un átomo de ancho. Estas láminas se comportan como un cristal, estable a temperatura ambiente, y además, aun sin protección, resisten la degradación ambiental (variaciones de humedad, temperatura, exposición a los rayos ultravioleta…) en mayor grado de lo cabría esperar de un material de estas dimensiones. Las propiedades conductivas del grafeno fueron descritas entre 2004 y 2005 por varios grupos de investigadores, entre los cales los más descollantes son el del doctor Kostya Novoselov, del Instituto de Tecnología Microelectrónica de Chernogolovka (cerca de Moscú, en Rusia) y el del doctor Andre Geim de la Universidad de Manchester (Reino Unido). Estos mismos equipos han anunciado recientemente que han sido capaces de crear un transistor de grafeno. Este transistor tiene un ancho de un único átomo y una longitud de diez átomos.

Un transistor no es mas que un dispositivo cuyo funcionamiento en un circuito eléctrico está regulado por una corriente eléctrica (normalmente de baja intensidad) que lo controla. Siendo esta definición sencilla, y siendo el transistor un componente sencillo de construir, constituye la base de los principales sistemas electrónicos: puertas lógicas y amplificadores de señal, sólo por señalar dos de los más usados en electrónica. Sin transistores es imposible, actualmente, construir circuitos que realicen las funciones que permiten codificar y decodificar una señal eléctrica en una secuencia de datos. Los transistores usados en todos los tipos de circuitos electrónicos son construidos actualmente con silicio, que, como ya se ha dicho, presenta inconvenientes para la conducción de electricidad cuando sus dimensiones están en el entorno de 10-100 nanómetros.

Una molécula de grafeno (imagen de Chris Ewels). El grafeno fue aislado hace dos años por primera vez por el equipo de Andre Geim de la Universidad de Manchester.

 

En cambio, el transistor de grafeno, siendo aún más pequeño, no presenta problemas de conductividad por impurezas ya que está hecho de sólo un tipo de átomos, y posee además una resistencia al paso de los electrones muy baja, lo que hace que éstos puedan circular a gran velocidad. El paso de la señal puede ser controlado mediante la ocupación del canal de transmisión dentro del transistor por parte de una señal de control que puede ser tan pequeña como un solo electrón. En consecuencia, hay ya un firme candidato a sustituir al silicio para la fabricación de componentes activos, algo que se supone que dejará de poder hacerse allá por el año 2020, cuando no sea posible miniaturizar más los componentes hechos de silicio, y por tanto, no sea factible avanzar en velocidad de transmisión y de proceso con estos materiales.

Para saber más de este descubrimiento, en el enlace de la Universidad de Manchester, arriba indicado, hay notas de prensa y enlaces a publicaciones técnicas, incluyendo el último paper sobre el transistor de grafeno, de fecha 17 de abril. Todos los enlaces, hasta donde se han revisado, están en inglés.

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