Silicon Nanoelectronico

Silicon Nanoelectronico

Descubren un nuevo material para fabricar chips
Agosto 20, 2009 • Archivado en Cientificas

Un desarrollo en conjunto entre investigadores de Holanda y China nos trae este avance que podría revolucionar la manera en la que se fabrican los chips
para computadoras hoy en día. A través de nano-cables orgánicos, investigadores chinos y neerlandeses han demostrado que este tipo de material puede ser
utilizado en lugar del silicón en los chips de computadoras que se fabrican hoy en día. Invesigadores de la Chinese Academy of Sciences y la University
of Copenhagen han desarrollado contactos eléctricos de escalas nano métricas utilizando cables orgánicos e inorgánicos para poder crear un circuito
eléctrico. Después de varias pruebas se llegó a la conclusión de que el circuito desarrollado tenía todas las características necesarias para poder
convertirse en el sustito del silicón de los chips de hoy en día. Este avance que demuestra que a base de materiales orgánicos es posible realizar
dispositivos en escalas diminutas. De acuerdo a Thomas Bjornholm, este avance es un paso adelante hacía la creación de circuitos electrónicos basados
en materiales orgánicos, lo que podría sustituir en un futuro las tecnologías basadas en silicón.

http://lobusca.com/descubren-un-nuevo-material-para-fabricar-chips/




El blog de nanotecnología y materiales avanzados de la Universidad de las Américas Puebla
jueves 7 de diciembre de 2006
Puerta abierta para la Nanoelectrónica, futura creación de chips híbridos

La Universidad de Santa Bárbara en EUA en conjunto con la compañía Intel; anunciaron el desarrollo del primer láser híbrido basado en el silicio por
lo tanto, utiliza los estándares de la industria electrónica. Esta noticia podría pasar desapercibida, pero sin duda, supone un gran avance para la
electrónica de consumo. Una de las metas de los científicos y tecnólogos es la fabricación de microprocesadores en los que la comunicación entre los
transistores que los componen no sea a través de corriente eléctrica, sino a través de haces de luz láser, haciendo así la llamada "foto electrónica".
Este cambio reducirá considerablemente el consumo de energía además de reducir casi totalmente el problema de perdida de energía por el calentamiento
de equipo. El silicio es hasta ahora utilizado en masa para la producción de electrónica, pero también puede ser usado para conducir, detectar, modular
y amplificar luz, pero no puede ser utilizado para generarla, pero gracias al trabajo de la Universidad de Santa Bárbara y a Intel, esta circunstancia
á sido superada. En este novedoso láser hibrido, el silicio es utilizado como guía de luz para contener y controlar el haz láser, mientras que fosfuro
de indio es utilizado para la generación y amplificación de la radiación del mismo, ¡Este avance también podría reducir el costo de los futuros sistemas
electrónicos gracias al tamaño NANO!

http://nanoudla.blogspot.com/2006/12/puerta-abierta-para-la-nanoelectrnica.html




Nanoelectrónica

La ley de Moore parecería imposible en la época en la que se planteó. Un ingeniero llamado Gordon Moore propuso la siguiente extravagancia: cada dieciocho
meses doblaremos el número de transistores que caben en un chip. (Ver La ley de Moore.) ¡ Y acertó! Eso sí, no sabemos hasta cuándo. Pero, por ahora,
la tecnología va rápido, y cada vez hacemos aparatos más y más pequeños; y siguiendo la velocidad que Moore predijo, además. (Ver artículo en euskera.)

Primer transistor de silicio.

No olvides que, desde el punto de vista de la microelectrónica, los transistores son unos de los componentes más importantes de los ordenadores; por ejemplo,
cuantos más transistores metamos en un chip, más memoria tendrá. Pero, claro, el tamaño de los transistores debe reducirse continuamente. Y un día llegaremos
a tener transistores del tamaño de una molécula; en algunos casos se ha logrado. (Ver artículo en euskera.) De todas formas, las cosas no son tan simples;
además de los transistores se utilizan otros aparatos en los circuitos. Por ejemplo, ¿Cómo vamos a hacer cables de ese tamaño? Para ello también hay solución.
Ultimamente, se están utilizando unas moléculas alargadas que tienen forma de tubo: los nanotubos. ¿Existen estructuras mejores que ellas para hacer
cables nanoscópicos?

Esos nanotubos tienen muchas aplicaciones más. (Ver Transistores de nanotubos).

Para más información, consulta las siguientes direcciones:

* nanometro.galeon.com (castellano)
* Txikia baino txikiagoa (euskera)
* Nanohodien nanomundua (euskera)
* Molekula bat, transistore bat (euskera)
* Moore-ren legeari eusteko (euskera)
* Geroz eta ordenagailu txikiagoak (euskera)
* IBM: emisor de luz en estado sólido más pequeño del mundo (castellano)
* Circuito Integrado Con Transistores de Nanotubos (castellano)
* Transistores de nanotubos (castellano)
* Adiós silicio, hola nanoelectrónica (castellano)

La ley de Moore

Se ha hablado mucho de la predicción que hizo Moore en 1965; dijo que en dos décadas, la capacidad de las computadoras se multiplicaría por dos.
Más tarde revisó dicha predición y afirmó que la multiplicación se produciría cada 18 meses. Hasta ahora la ley de Moore se ha cumplido.
El tamaño de las computadoras se está reduciendo de forma exponencial. Sin embargo, cuando se han conseguido transistores de pocos nanometros,
algunos científicos han empezado a calcular hasta cuándo va a estar vigente dicha ley. Para construir computadores cada vez más pequeños que puedan
procesar densidades de datos cada vez más grandes, es imprescindible que sean además baratos, y, para hacer aparatos tan pequeños, la tecnología
necesaria es muy cara, al menos por ahora.

De todas formas, nadie sabe lo que ocurrirá en el futuro. Los computadores más pequeños, los que tengan componentes del tamaño de un átomo,
serán realidad tarde o temprano. Según vaya avanzando la nanotecnología, la ley de Moore dejará de tener vigencia.

http://www.zientzia.net/teknoskopioa/2004/nanoelectronica.html




Nuevos avances en nanoelectrónica
pulicado el lunes 23 febrero 2009 por Sira en: Uncategorized Uncategorized Entretenimiento Productividad

Dos equipos de investigadores de Estados Unidos han desarrollado nuevos proyectos basados en la nanotecnología que permitirán fabricar los aparatos
electrónicos más pequeños y rápidos del mercado desde que los semiconductores revolucionaron la tecnología de la miniaturización. Se trata de dos
proyectos diferentes, ambos muy potentes y que utilizan la nanotecnología como base. Un equipo de la Universidad de Pittsburgh ha conseguido fabricar
transistores diminutos, mucho más pequeños que los utilizados actualmente en los chips de silicio más avanzados. El otro equipo, formado por especialistas
de la Universidad de Massachusetts y la Universidad de California, ha desarrollado una fina película de material capaz de almacenar los datos de
250 DVD's en una superficie del tamaño de una moneda. Ambos avances, publicados recientemente en la revista Science, usan la nanotecnología y pueden
suponer una revolución en el almacenamiento de datos.

Los avances a pasos agigantados en nanotecnología suponen la salida al mercado de nuevos y más eficientes sistemas de almacenamiento de datos.
Quién sabe si, mientras el Blu-ray y el HD-DVD intentan abrirse camino, los nuevos descubrimientos permitirán desarrollar un nuevo soporte mucho más
eficaz y, sobre todo, más "nano". Estaremos atentos.

http://www.tecnologiablog.com/post/120/nuevos-avances-en-nanoelectronica

03/2007 -

Nanohilos de silicio: cuanto más largos, mejores

Investigadores de la UAB han estudiado uno de los más prometedores sistemas unidimensionales para futuras aplicaciones en el campo de la nanoelectrónica:
los nanohilos de silicio. Los científicos han conseguido estudiar sistemas más largos que los analizados hasta ahora y han llegado a la conclusión de que
son más realistas y tienen una física mucho más rica.

Referencias

"Electronic transport through Si nanowires: Role of bulk and surface disorder - art. no. 245313". Markussen, T; Rurali, R; Brandbyge, M; Jauho, AP. PHYSICAL
REVIEW B, 7424 (24): 5313-5313 DEC 2006. Los nanohilos de silicio son cilindros de silicio con un diámetro típico de unas decenas de nanometros. Están entre
los más prometedores sistemas unidimensionales para futuras aplicaciones en el campo de la nanoelectrónica y ya se ha demostrado la posibilidad de
utilizarlos para realizar transistores de dimensiones nanoscópicas. Posee una buena estabilidad mecánica y, bajo ciertas condiciones, una movilidad de
los electrones mucho más elevada que en dispositivos tradicionales de silicio.


Al igual que en dispositivos convencionales, si se quieren utilizar los nanhilos como elementos de alguna aplicación (nano)electrónica, es necesario doparlos,
es decir, añadir unas impurezas que modifiquen de la manera deseada sus propiedades electrónicas. Estas impurezas, como en cualquier defecto, dan lugar a un
scattering de la corriente de electrones que se quiere transmitir. Simplificando, esto se puede imaginar como el flujo ordenado de una bolitas que se
encuentran en su recorrido con unos obstáculos que, con una cierta probabilidad, pueden desviar su camino. Está claro que la transmisión en mucho más
efectiva en ausencia de estos obstáculos.

En sistemas unidimensionales, como son los nanohilos, el scattering de las impurezas es un factor cada vez más importantes de las prestaciones.
Esto pasa porque la sección eficaz de los defectos es a menudo del mismo orden del diámetro del nanohilo. De esta manera, los electrones, en vez de
ver su trayectoria sencillamente desviada, pueden incluso ser rebotados.

Por esta razón, las propiedades de scattering de defectos individuales en nanohilos han sido objeto de diferentes estudios teóricos dentro de los más
precisos modelos de mecánica cuántica. En nuestro trabajo mostrarmos cómo se pueden tratar con el mismo nivel de detalle hilos más realistas, es decir,
más largos y con diferentes tipos de impurezas a la vez. Entonces, podemos acceder a grandezas intrínsecas de una distribución de defectos, como el camino
libre medio o la resistencia en función de la longitud, que son las que se pueden medir experimentalmente.

No sólo los sistemas estudiados son más realistas, sino que la física que presentan es mucho más rica. Por ejemplo, cuando el hilo es suficientemente
largo puede acabar en el régimen de localización de Anderson. Este es un fenómeno fascinante donde la interferencia entre acontecimientos sucesivos de
scattering lleva el sistema a una región de funcionamiento donde la ley de Ohm es violada y la resistencia crece exponencialmente con la longitud y no
linealmente, como predice la teoría clásica.

Riccardo Rurali
Departamento de Ingeniería Electrónica
Universitat Autònoma de Barcelona

Riccardo.Rurali@uab.cat

http://www.uab.es/servlet/Satellite?cid=1096481466568&pagename=UABDivulga%2FPage%2FTemplatePageDetallArticleInvestigar&param1=1096483383313




Memoria no-volátil nanoelectrónica
Por: Drazhaz
Sección: hardware
Fecha: 18/03/2005


Philips nos acaba de sorprender con este lanzamiento, un nuevo tipo de memoria dirigida a satisfacer la demanda de mejores productos
Se trata de una memoria con cambio de fase que promete alcanzar la velocidad, densidad, baja tensión y poco consumo para los requisitos de los
futuros chips. La nueva celda de memoria desarrollada por Philips emplea una tecnología similar a los materiales de cambio de fase, que mediante
corriente eléctrica es capaz de cambiar entre dos estados y detectar los cambios en una resistencia. La compañía ha puesto muchas esperanzas en este
desarrollo puesto que creen poder conseguir a corto plazo la satisfacción de prestaciones y de requisitos de integración, para los futuros chips de
silicio. Lo curioso de este modelo es que no necesita altas tensiones para funcionar, sino todo lo contrario, con un campo eléctrico de 14V/im ya es
capaz de pasar de una fase a la otra, cambio que se produce en 30 nanosegundos. La meta de la industria es conseguir unificar las memorias en una que
tenga la velocidad de la SRAM, la densidad de la DRAM y la no-volatibilidad de la Flash, y aunque todavía queda mucho por hacer, este nuevo tipo de memoria
ya es un paso más hacia dicho objetivo.

http://www.hispazone.com/Noticia/1627/Memoria-no-volatil-nanoelectronica.html




Nuevo diseño de transistores alimentados por un solo electrón

Estos dispositivos experimentales, diseñados y fabricados por la corporación japonesa NTT, y probados en el NIST, Estados Unidos, pueden tener aplicaciones
en la nanoelectrónica de baja potencia, particularmente en la próxima generación de circuitos integrados para operaciones lógicas. Los citados transistores
están basados en el principio de que al disminuir las dimensiones de los dispositivos hasta la escala nanométrica, la cantidad de energía necesaria para
mover un solo electrón aumenta significativamente. Esto hace posible controlar el movimiento de un electrón individual y el flujo de corriente, mediante
la manipulación del voltaje aplicado a las barreras o "compuertas" del circuito eléctrico. Con voltaje negativo, el transistor estará apagado; al aumentar
el voltaje el transistor se encenderá y los electrones individuales circularán a través del circuito, a diferencia de los miles que circularían en un
dispositivo convencional.

Este nuevo tipo de transistor denominado Dispositivo con "Túnel de un Solo Electrón" (SET), es fabricado con un "cable" metálico interrumpido por barreras
de aislamiento que ofrecen un control rígido y de rango muy estrecho sobre el flujo de los electrones. En contraste, los dispositivos convencionales de
silicio tienen barreras que son eléctricamente "sintonizables" sobre un rango de operación más amplio, ofreciendo un control más preciso sobre la
interrupción del transistor. Niveles específicos de voltaje son aplicados a las barreras para manipular las cargas como medio de permitir o impedir el
flujo de los electrones. Los dispositivos basados en silicio también permiten su fabricación utilizando la tecnología tradicional de los semiconductores;
sin embargo, hasta ahora no se había informado del diseño de ningún transistor de silicio tipo SET que fuera reproducible y controlable.

El equipo de investigadores hizo cinco transistores de silicio, uniformes y funcionales, con barreras sintonizables. Cada dispositivo consta de un canal de
silicio de 360 nanómetros de largo y 30 de ancho, con tres compuertas que cruzan el canal. Las compuertas tienen dos niveles: el superior activa y
desactiva la corriente, mientras el nivel más bajo controla el flujo de electrones en pequeñas áreas locales.

El equipo de expertos fue capaz de sintonizar las propiedades de conductancia de las compuertas en un amplio rango de más de tres órdenes de magnitud.

http://www.solociencia.com/electronica/06030301.htm




lunes, noviembre 19, 2007
Programa europea de nanoelectrónica
Europa pone en marcha un programa de I+D en nanoelectrónica de 6.000 millones de euros

MEDEA+, un programa de investigación colaborativa de ámbito europeo centrado en la microelectrónica y que forma parte del proyecto EUREKA, ha anunciado que
CATRENE (Cluster for Application and Technology Research in Europe) será el programa de continuación que llevará la electrónica a la era de la nanoescala.
El nuevo programa detallado por Smalltimes, cuenta con dos características novedosas importantes: el Proyecto Lighthouse, que se centrará en las principales
necesidades socioeconómicas, como el transporte, la sanidad, la seguridad, la energía o el entretenimiento; y una nueva estructura que se centrará en grandes
mercados de aplicación, identificados en un plano de tecnologías requeridas. El programa MEDEA+ ha financiado 77 proyectos, cuyo trabajo ha dado lugar a
importantes innovaciones en una serie de campos, incluidos la automoción y el control del tráfico, las comunicaciones de banda ancha, la seguridad en la
sociedad, el ahorro energético y la salud pública. CATRENE, la nueva colaboración de los sectores público y privado, pretende garantizar el desarrollo
continuado de la experiencia europea en las aplicaciones y la tecnología de los semiconductores. Al igual que MEDEA+ y sus predecesores MEDEA y JESSI, el
nuevo programa incluye todos los participantes clave en la cadena, desde los que trabajan con las aplicaciones, la tecnología y los materiales, a los
proveedores de materiales. Empresas grandes y pequeñas, universidades e institutos de investigación participarán con el respaldo de las autoridades
públicas. "Durante más de diez años los programas JESSI, MEDEA y MEDEA+ del proyecto EUREKA han ayudado a la industria europea a fortalecer su posición en
la tecnología de procesos, fabricación y aplicaciones de semiconductores, para convertirse en uno de los principales proveedores de mercados como las
telecomunicaciones, la electrónica de consumo y la de la automoción", señaló Jozef Cornu, presidente de MEDEA+ y presidente electo de CATRENE.

La fecha de inicio de CATRENE está prevista para el 1 de enero de 2008; su duración será de cuatro años, ampliable por otros cuatro, y se desarrollará bajo
el auspicio del programa EUREKA. Los participantes comerciales de los proyectos de EUREKA pueden obtener la mitad de sus costes de los gobiernos de sus
respectivos países, mientras que las instituciones académicas pueden obtener hasta un 75%. The program has been earmarked to make use of 4000 person-years
of effort each year, equivalent to EUR 6 billion (about $8.8 billion) for the extended program. Los principales objetivos tecnológicos del programa incluyen
mantener e incrementar la fuerza de Europa en propiedad intelectual en toda la cadena de abastecimiento de la electrónica, así como conservar y intensificar
el liderazgo en litografía y materiales aislantes con silicio y reforzar la experiencia europea en la tecnología de procesos de los semiconductores para un
diseño eficaz de nuevas aplicaciones electrónicas.

http://www.euroresidentes.com/Blogs/nanotecnologia/2007/11/programa-europea-de-nanoelectrnica.html




La nanoelectrónica se definirá en diez años

El Instituto de Ciencia Molecular de Valencia y varios especialistas trabajan en un proyecto electrónico con el que obtener dispositivos más pequeños
y eficientes.

Por Agencias [21-01-2005]
Publicidad

El director del Instituto de Ciencia Molecular de la Universidad de Valencia, Eugenio Coronado, ha asegurado que los sistemas electrónicos de tamaño
nanométrico, una milmillonésima de metro, podrían generalizarse dentro de 10 años, cuando se pase de la electrónica tradicional a la nanoelectrónica.
Con este objetivo, Coronado y el resto de especialistas en electrónica molecular trabajan en la creación de moléculas con las que obtener dispositivos
más pequeños, eficientes y rápidos.La electrónica molecular, inscrita dentro de la nanociencia, es en la actualidad "la alternativa a la electrónica
tradicional (basada en el silicio), cuya investigación ha alcanzado su límite", ha afirmado Coronado, quien pronuncia la conferencia "El nanocosmos
molecular" en el centro Cosmocaixa de Madrid.

Para Coronado, la base de esta disciplina se encuentra en la química, pero también en la física, ya que el proceso parte de la capacidad del científico
para "manipular" y generar en la molécula alterada, propiedades como la conductividad eléctrica o el magnetismo propio de los imanes.

La investigación de Coronado y sus colegas está orientada a conseguir el "correcto" ensamblaje y disposición de cada molécula, de forma que éstas sean
capaces de interactuar entre sí, y dar lugar al tipo de sólido deseado. La puesta en marcha de la "ingeniería cristalina", denominada así por el
investigador, requiere de la modificación de fragmentos de esas moléculas, con los que, hasta el momento, se han conseguido "materiales con propiedades
ópticas o magnéticas interesantes", utilizados como sensores y emisores de luz. Asimismo, las aplicaciones actuales en electrónica molecular no sólo
alcanzan a la tecnología de pantallas en donde se utilizan líquidos "tratados", sino que llegan además a la industria textil a partir del uso de estos
materiales en la fabricación de "vestidos especiales", y también a la construcción de barcos.

http://www.itespresso.es/es/news/2005/01/21/20050121019




La nanoelectrónica y la memoria virtual

En marzo la revista Technology Review publicó un reportaje con las 10 tecnologías emergentes que se esperan para este año (que pueden leer si pican AQUÍ).

Y una de las tecnologías que se menciona en este artículo se refiere a la "nanoelectrónica" en el desarrollo de memorias virtuales, un punto que ha sido
traducido al español por Ximena Peña como parte de la campaña de traducciones realizada en Atina Chile, texto que les entrego a continuación:

Los nanotubos posibilitan el almacenamiento ultradenso de datos

Por Gregory T. Huang.

El presidente ejecutivo de Nantero, Greg Schmergel, sostiene en su mano una oblea circular de silicio, más o menos del tamaño de un disco compacto,
sellada dentro de un envase de acrílico. Es una pieza de hardware que almacena 10 mil millones de bits de información digital, pero lo que es sorprendente
es el modo en que lo hace. Cada bit es codificado, no por la carga eléctrica en un elemento del circuito, como sucede con la memoria electrónica
convencional, ni tampoco por la dirección de un campo magnético, como en el caso del disco duro, sino por orientación física de nanoestructuras.

Esta tecnología podría permitir finalmente un almacenamiento de datos muchísimo mayor en computadores y dispositivos móviles. Los expertos estiman que
dentro de 20 años, usted podrá instalar en su laptop el contenido de todos los DVDs que haya hecho, o almacenar, en un dispositivo de bolsillo, un archivo
digital que contenga todas sus conversaciones.

La propuesta de Nantero es parte de un esfuerzo mayor para desarrollar "memorias universales": sistemas de memoria de última generación que son ultradensos
y de baja potencia, y que podrían remplazar cualquier cosa, desde memoria flash de cámaras digitales hasta discos duros. La tecnología de Nantero se basa
en investigaciones que Thomas Rueckes, científico en jefe de la compañía en Woburn, Massachussets, realizó como estudiante graduado en la Universidad de
Harvard. Rueckes observó que ninguna tecnología de memoria parecía ser adecuada a largo plazo. Las memorias RAM estáticas y dinámicas que se usan en
laptops y PCs, son rápidas pero requieren demasiado espacio y potencia; la memoria flash es densa y no volátil (no necesita energía para retener datos),
pero es demasiado lenta para computadores. "Imaginábamos una memoria que combinara todas las ventajas", dice Rueckes.

La solución: una memoria cuyas celdas están compuestas por nanotubos de carbono, cada uno menor a una diezmilésima del ancho de un cabello humano y elevado
a pocos nanómetros sobre un electrodo. Esta posición por defecto, sin flujo de corriente eléctrica entre los nanotubos y el electrodo, representa un 0
digital. Al aplicar un pequeño voltaje a la celda, los nanotubos se hunden en el medio, hacen contacto con el electrodo y completan el circuito,
almacenando un número 1 digital. Los nanotubos permanecen en su sitio incluso cuando se apaga el voltaje. Eso podría significar la aparición de PCs de
encendido instantáneo y, posiblemente, el fin de la memoria flash. La tecnología de alta densidad de almacenaje también brindaría capacidades de memoria
mucho mayores en dispositivos móviles. Nantero afirma que el perfeccionamiento más moderno de esta tecnología, donde cada nanotubo codifica un bit,
permitiría almacenar trillones de bits por centímetro cuadrado, miles de veces más densidad de lo que es posible hoy en día. (En comparación, un DVD
común soporta menos de 50 mil millones de bits en total). La compañía está lejos de alcanzar ese límite, como sea, sus prototipos sólo almacenan alrededor
de 100 mil millones de bits por centímetro cuadrado.

Nantero se ha asociado con fabricantes de chips tales como LSI Logic, con sede en Milpitas, California, para integrar su memoria de nanotubos a circuitos
de sílice. La memoria está situada sobre una capa de transistores convencionales que leen y escriben datos, y los nanotubos se procesan de modo que no
contaminen los circuitos de acceso. Schmergel prevee que a finales de 2006 los asociados de Nantero deberían haber producido muestras de los chips de
memoria de nanotubos. Las primeras aplicaciones podrían venir incorporados en laptops y PDAs.

La suspensión de nanotubos no es el único modo de construir una memoria universal. Otras estrategias incluyen a la memoria magnética de acceso aleatorio
(MRAM), a la cual se dedican Motorola e IBM, y a la memoria molecular, en la cual Hewlett-Packard es líder de las investigaciones. Pero los expertos de la
industria observan el progreso de Nantero con un optimismo cauteloso. "Tienen un muy buen planteamiento, y es más avanzado que cualquier otro", dice Ahmed
Busnanina, profesor de ingeniería eléctrica en la Universidad de Northeastern y director del Center for High-Rate Nanomanufacturing
(Centro para Nanomanufactura de Alto Nivel), fundado por la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos. Si este nuevo tipo de memoria tiene éxito,
colocaría un mundo de datos en la punta de sus dedos instantáneamente, donde sea que usted vaya.

http://www.fernandoflores.cl/node/1314




Biotecnología computacional
JACK TUSZYNSKI

DEPARTAMENTO DE BIOFÍSICA
UNIVERSIDAD DE ALBERTA (CANADÁ)
02/02/01


¡El amanecer del nuevo mundo de la biotecnología computacional ya es presente, ya ha llegado! En estos albores del siglo XXI estamos preparados para un
nuevo avance informático: pronto veremos ordenadores a los que no habrá que dar órdenes, puesto que tendrán la capacidad de aprender de manera autodidacta.
El desarrollo de un ordenador biológico rápido, pequeño y en constante evolución, ya no se considera ciencia-ficción. Miembros de la comunidad científica
internacional están combinando materiales con la última tecnología del silicio con vistas a crear dispositivos electrónicos de tamaño más reducido, pero
también más flexibles en términos de estructura y función.

Irónicamente, nuestro propio cerebro nos puede servir de prueba del concepto. En la actualidad, muchos científicos opinan que se puede establecer un
considerable paralelismo entre las neuronas y sus entramados de conexiones y rutas comunicativas, y los "ordenadores humanos". El estudio de las neuronas
podría, pues, proporcionarnos un buen marco de trabajo para el diseño de un computador biológico. El cerebro está compuesto de diez mil millones de neuronas,
cada una de las cuales podría estar conectada con otras mil. Las neuronas transmiten señales eléctricas a través de sus brazos, o axones. Dentro de cada
axón existe una arquitectura paralela de microtúbulos interconectados con otras proteínas, de forma semejante a lo que sucede con el "cableado" interno de
los ordenadores. De hecho, la estructura de los microtúbulos podría haber evolucionado hacia una eficiencia computacional óptima. Las propiedades
piezoeléctricas de estos filamentos proteicos les permiten cambiar de forma, moldearse, ante determinados campos o corrientes eléctricas, lo que los
convierte en excelentes reguladores de la plasticidad sináptica, un mecanismo que podría explicar el principio tan popular de "o lo usas o lo pierdes".
Así, las conexiones sinápticas poco utilizadas se perderían en beneficio de otras más activas.

El biólogo Guenter Albrecht-Buehler demostró que las células perciben su entorno a través de un orgánulo minúsculo denominado el centriolo, compuesto de
microtúbulos que interactúan con la radiación electromagnética. Un grupo alemán de biotecnología, dirigido por Eberhard Unger, pasó a continuación a
demostrar que los propios microtúbulos también pueden ser conductores; dicho equipo está ahora centrándose en la construcción de componentes nanoelectrónicos
utilizando estas y otras proteínas. Al mismo tiempo, la idea de crear aplicaciones bioelectrónicas híbridas combinando materiales biológicos y otros basados
en el silicio está cogiendo fuelle. En ningún lugar es esto más evidente que en el Starlab Inc., un laboratorio de investigación privado con sede en
Bruselas, en el que trabajan de forma interdisciplinar setenta científicos de veintiocho países. En la actualidad, sus vistas están puestas en la creación
de un chip biológico. El objetivo es diseñar componentes nanoelectrónicos utilizando estructuras híbridas de proteína-silicio, con arrays de proteínas como
osciladores biológicos, estimulables con electrodos o acopladores acústicos..

Es poco probable que los ordenadores de ADN puedan llegar a competir, autónomamente, frente a los ordenadores electrónicos. No obstante, la memoria digital
en forma de ADN y proteínas es una posibilidad real, muy real. Más aún, la inteligencia innata de las moléculas de ADN podría ayudar a fabricar estructuras
minúsculas, infinitamente complejas. Se trataría en esencia de utilizar la lógica informática no para hacer cálculos, sino para construir cosas, idea
concebida por Eric Winfree y Paul Rothemund, ambos del California Institute of Technology. Un único tubo de ensayo de tejas de ADN podría realizar diez
trillones de sumas por segundo; su velocidad sería un millón de veces superior a la de un ordenador electrónico. Bernie Yurke, de Lucent, pretende
ensamblar motores moleculares ultrapequeños basados en ADN como componentes de sistemas sintéticos, "nanorobots" capaces de llevar a cabo tareas
individuales, de tal forma que un patrón arbitrariamente complejo pudiese ser transferido a un sustrato de silicio para fabricar circuitos y transistores
a nanoescala. El interfaceado de estas estructuras con células vivas permitirá una multiplicidad de aplicaciones médicas y tecnológicas, inclusive
aplicaciones clínicas no invasivas de diagnóstico y terapia, y dispositivos computacionales.

A una escala todavía mayor, el cheque-regalo de 150 millones de dólares del co-fundador de Netscape, Jim Clark, posibilitó a la Universidad de Stanford el
ensamblado de equipos interdisciplinares de investigación, formados por biólogos y especialistas de otros campos relacionados con la denominada "iniciativa
Bio-X". La investigación interdisciplinar está muy de moda dentro de la comunidad científica, y los científicos, tanto de Estados Unidos como de fuera,
están atreviéndose, cada vez más, a traspasar los muros de cristal de sus respectivos departamentos. En la actualidad, se están formando equipos
multidisciplinares con vistas a modelar procesos y estructuras vivas. Por ejemplo, el objetivo del proyecto CyberCell, dirigido por Michael Ellison,
de la Universidad de Alberta, es comprender en profundidad la naturaleza dinámica y estructural de los procesos celulares, con vistas a recrear
computacionalmente una célula viva.La posibilidad de estudiar y controlar la fisiología celular en silicio asentaría las bases para la creación de otros
ciberorganismos unicelulares y pluricelulares. Se están realizando trabajos en una línea investigadora paralela en la North Dakota State University.
El "Virtual Cell Development Proyect", financiando por la National Science Foundation, tiene como objetivo a largo plazo la creación de un entorno de
aprendizaje activo, en torno a la estructura y las funciones de la célula. En Europa, se está preparando un proyecto semejante, aunque más orientado a la
investigación, que de momento se conoce como Sim-Cell. Recibirá fondos de la Unión Europa y se contempla como un convenio de colaboración entre el Starlab,
BrainMedia (de Marbug, Alemania) y varias universidades socias.

Hasta los especialistas en matemática aplicada se están involucrando activamente en esta compleja línea de investigación. En Canadá, una red de centros
de excelencia, financiada por el gobierno federal, conocida como MITACS (Mathematics, Information Technology and Complex Systems) tiene, entre sus objetivos,
un capítulo biomédico, en el que se contempla el desarrollo de herramientas estadísticas para la investigación genética, modelos matemáticos e informáticos
de epidemias, modelos biomédicos de sistemas celulares y fisiológicos y modelos informáticos de desarrollo farmacéutico. En los Estados Unidos, los
Institutos Nacionales de Salud organizaron un simposio, en junio del 2000, para profundizar en las aplicaciones terapéuticas de la nanotecnología; la
ingeniería y el diagnóstico de los tejidos; el desarrollo de nanoestructuras biomiméticas y los interfaces electrónicos / biológicos. Este congreso supuso
el primer paso firme de una importante iniciativa a nivel nacional en apoyo de la investigación nanotecnológica, sustentada con más de 2000 millones de
dólares. El ex-presidente estadounidense Clinton señaló en una ocasión que el siglo XX pertenecía a la física, pero que el XXI sería el de la biología.
En la actualidad, la biotecnología a nanoescala nos está enseñando que el futuro, y el presente, está precisamente en la eliminación de estas barreras
interdisciplinares. Se espera que el ritmo de innovación y descubrimiento en esta área sea veloz.

Dr. Jack Tuszynski es profesor de biofísica de la Universidad de Alberta y trabaja en sus facultades de Ciencias y de Medicina.
Es el jefe del proyecto "Mathematical Modelling in Pharmaceutical Development"[Modelaje matemático en el desarrollo farmacéutico] del Centro de
Excelencia MITACS. Durante casi un año, el Dr. Tuszynski ha sido jefe de investigación del grupo de neuronas de Starlab, incubadora de alta tecnología
con sede en Bruselas. En la actualidad, está reuniendo a un equipo internacional e interdisciplinar de científicos para emprender un proyecto denominado
Sim-Cell, que tiene como objetivo la creación de un modelo computerizado de una célula viva.

http://nextwave.universia.net/salidas-profesionales/mb/MB5.htm




Posted: October 1, 2009
Nanotechnology electronics at the tip of your gloved finger
(Nanowerk Spotlight) Imagine this: Chip-based credit cards and other smart cards on paper; intelligent sensors and electronics on doctors' surgical gloves;
health monitors printed on T-shirts; diagnostic devices embedded in your baby's diapers; human machine interfaces on workers' leather gloves. These are
just some of the systems that researchers envision today and that will become reality tomorrow thanks to research teams like John Rogers' group at the
University of Illinois.

Nanotechnology-enabled electronics of the future will be invisible, i.e. transparent (see "Invisible electronics made with carbon nanotubes"), or flexible,
or both. One of the areas Rogers' group focus on is creating materials and processes that will allow high-performance electronics that are flexible and
stretchable (see our previous Spotlight "Gutenberg + nanotechnology = printable electronics").

Previous work by Rogers' group showed the ability to use silicon nanomaterials for flexible and stretchable circuits on plastic and rubber substrates,
respectively. In their recent work, they build on those strategies and extend them for other classes of substrate, by incorporating thin, low modulus
layers between the circuits and the substrates to isolate, to a useful and important degree, the circuits from strains induced in the substrate by folding,
bending, stretching or any other complex or simple mode of deformation.
"We have demonstrated examples of CMOS circuits on paper, fabric, leather and vinyl," Rogers tells Nanowerk. "To our knowledge, this is the first example
of active electronics integrated with such substrates. An additional advantage of our approaches is that the properties of the circuits and transistors
are as good as those of devices with comparable feature sizes formed on the rigid, brittle surfaces of semiconductor wafers. The use of silicon as the
active material enables this outcome."

Reporting their findings in a recent issue of Advanced Materials ("Ultrathin Silicon Circuits With Strain-Isolation Layers and Mesh Layouts for
High-Performance Electronics on Fabric, Vinyl, Leather, and Paper"), Rogers' group has now demonstrated that the combined use of circuits with non-coplanar
serpentine mesh designs and thin, low modulus strain isolation layers allows integration of high performance silicon CMOS integrated circuits on diverse
substrates.

The researchers start their fabrication process with the formation of ultrathin CMOS circuits in planar, serpentine mesh geometries using procedures
closely related to what they had reported recently ("Materials and noncoplanar mesh designs for integrated circuits with linear elastic responses to
extreme mechanical deformations"). After lifting the circuits from the carrier wafer and depositing them on a silicon-based organic polymer (PDMS) stamp,
they coat the backside of the active circuit regions with a 3-30 nm thick chromium/silicon dioxide bilayer and then through transfer print the circuit
onto a substrate coated with a thin layer of cured PDMS.

"This thin layer of PDMS serves two critically important roles," explains Rogers. "First, and most simply, it provides an adhesive that bonds certain
strategic regions of the circuits to a wide range of surfaces including fabric, vinyl, leather and paper – in either flat or curved, balloon-like shapes.
Secondly, it provides tensile strain isolation in cases where the underlying material is stretched, compressed or bent."
Optical images of CMOS circuits on finger joints of vinyl and leather gloves
Optical images of CMOS circuits on finger joints of vinyl (A) and leather (B) gloves in released (left) and stretched (right) states. The insets
provide magnified views. (Reprinted with permission from Wiley-VCH) To demonstrate their CMOS circuits on leather and vinyl, the team integrated arrays
of inverters at finger joints in gloves made of these materials.

Moving the fingers causes the circuits to stretch and release, with no noticeable change in the electronic properties.
"Similar circuits on paper are particularly interesting, not only for applications in smart cards and related but also for their capacity to add
functionality to paper-based microfluidic diagnostic devices" says Rogers. "This approach to electronics on paper provides an alternative to those that
rely on direct thin film deposition of organic or inorganic electronic materials."
At the moment, the team is working toward demonstrators of the types of applications listed above. According to Rogers, latex is an excellent substrate
for various biomedical device applications. "Engineering aspects of achieving such systems are topics of current work."

By Michael Berger. Copyright 2009 Nanowerk LLC

http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=12863.php

Hecho por: Madeleim Gisett Gafaro