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ÁTOMOS, MOLÉCULAS, MACROMOLÉCULAS…:LOS OBJETOS DE LA NANOESCALA
¿POR QUÉ “NANO”?
PORQUE AHORA“TOCA”
SIGLO XXI   SIGLO XX   < SIGLO XIX
PERO ¿POR QUÉ HAY QUEHACER “NANOOBJETOS” YSABERLOS ENSAMBLAR?
PORQUE LO MUY PEQUEÑO(LO “NANO”) ES DIFERENTE
+ PEQUEÑO =+ REACTIVO   + PEQUEÑO =   + RÁPIDO        + PEQUEÑO =        + ALMACENAMIENTO                 + PEQUEÑO =     ...
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Del laboratorio a los escaparates...
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LA     CONSECUENCIA         DEL        CARÁCTERMULTIDISCIPLINAR…SECTORES MÚLTIPLES DE APLICACIÓN.  FISICA                 ...
PASITO A PASITO     Control sobre la fabricación de   nanopartículas, de nanomateriales.       La industria basada en la  ...
LAS APLICACIONES DE LO “NANO”  NANOBIOTECNOLOGÍA /                                           NANOMATERIALES               ...
SECTORES DE APLICACIÓN DE LA          NANOELECTRÓNICAComputación  Cuántica           Almacenamiento                       ...
LEY DE MOORE: CADA 18 MESES DOBLAMOSLA CAPACIDAD DE INTEGRACIÓN                                                     1968: ...
Tecnología usada en procesadores Intel (nm)                  100000                  10000Más densidad y                  ...
La ley de Moore (1965): aproximadamente cada 18 mesesse dobla la capacidad de integración.•1997: Pentium II (7.5 millones ...
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+ PEQUEÑO = + ALMACENAMIENTO
GMR: A. Fert y P. Grünberg en                                              1982 (PN 2007).Evolución de la densidad superfi...
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EFECTOSBALÍSTICOS Y CUÁNTICOS
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LO PEQUEÑO ES DIFERENTEdiamante            grafito
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Dispositivos basados en Electrónica Molécular  (c)                  V=Vg (d)                       I’0                 V=V0
Dispositivos basados en Electrónica Molécular  (e)                  V=-Vg                Rotoxano
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Un camino hacia el almacenamiento masivo       1 nm 2 nm         • Este sistema almacenaría 0.1                         bi...
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LO NANO ES DIFERENTE: LUZ Y TAMAÑO  Nanopartículas de CdSe   Nanopartículas de oro
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Impresión de circuitos sobre elementos transparentes y flexiblesLentillas electrónicas quefuncionan como una pantalla(25/0...
Periféricos…
¿El futuro está en la Nanoelectrónica?• ESPINTRÓNICA• ORDENADORES FOTÓNICOS• BIOCOMPUTACIÓN• COMPUTACIÓN CUANTÍCA         ...
COVERGENCIA NBIC   NANO                                  BIO  NANOTECNOLOGÍA                      BIOTECNOLOGÍA          Á...
Nuevos sensores basados en CNTs
ENTENDIENDO ELCOMPORTAMIENTODE LAS NEURONASMEDIANTES CHIPS       DENANOELECTRODOS
IMPLANTES CON PARTES                 NANOMÉTRICASSe debe desarrollar una nano-batería para alimentar posiblesmecanismos in...
BIOCOMPUTADORAS2001: Weizmann Institute IsraelUn billón de nanocomputadores en una gota de agua.Potencia: 10-9 watiosEl so...
BIOCOMPUTADORASInvestigadores de la Universidad Pompeu Fabra de Barcelona,han diseñado y construido redes de computación b...
CONCLUSIONES• Hay mucho por hacer, por descubrir, por  implementar….• La nanotecnología brinda a la electrónica muchas  ap...
DE PASEO POR EL NANOMUNDO       SPMAGE07 y 09http://www.icmm.csic.es/spmage/
Unidad Didáctica deNanociencia y Nanotecnología         Gago et al.    (http://www.fecyt.es)              ¿Qué sabemos de ...
RED CYTED SOBRE FORMACIÓN Y DIVULGACIÓN EN        NANOTECNOLOGÍA “NANODYF”
3er conversatorio ciclo A2011 Nanoelectronica
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Dictado por el Dr. Serena por Skype
Nano Electronica
Lugar ULA Facultad de Ciencia
Día 18/03/2011

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3er conversatorio ciclo A2011 Nanoelectronica

  1. 1. La (nano) electrónica del futuro:Moléculas, nanotubos, grafeno, ADN, puntos cuátnicos y otra nanofauna. uliocesar2112@hotmail.com Dr. Pedro A. Serena Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid Consejo Superior de Investigaciones Científicas & Colaborador Área Nanotecnología Ministerio de Ciencia e Innovación de España E-mail: pedro.serena@icmm.csic.es
  2. 2. ÁTOMOS, MOLÉCULAS, MACROMOLÉCULAS…:EN EL REINO DEL NANOMETRO1 nm = 10 -9 m1 nm = 0.000 000 001m1 nm = 0.000 001 mm1 nm = 0.001 µm
  3. 3. ÁTOMOS, MOLÉCULAS, MACROMOLÉCULAS…:LOS OBJETOS DE LA NANOESCALA
  4. 4. ¿POR QUÉ “NANO”?
  5. 5. PORQUE AHORA“TOCA”
  6. 6. SIGLO XXI SIGLO XX < SIGLO XIX
  7. 7. PERO ¿POR QUÉ HAY QUEHACER “NANOOBJETOS” YSABERLOS ENSAMBLAR?
  8. 8. PORQUE LO MUY PEQUEÑO(LO “NANO”) ES DIFERENTE
  9. 9. + PEQUEÑO =+ REACTIVO + PEQUEÑO = + RÁPIDO + PEQUEÑO = + ALMACENAMIENTO + PEQUEÑO = + EFECTOS CUÁNTICOS
  10. 10. La naturaleza es un LEGO donde las piezas aensamblar son átomos. Las reglas que permiten enlazarse unos a otros, no son sencillas, pero son conocidas…se trata de la MecánicaCuántica. Si conocemos los tipos de piezas y las reglas de este “juego”…¿Por qué no construir cosas por nosotros mismos?
  11. 11. ¿Qué entendemos por Nanociencia y Nanotecnología?Cuando se desee trabajar a escala nanométrica nosvamos a enfrentar con la posibilidad de observar,entender (NANOCIENCIA), fabricar, manipular yensamblar (NANOTECNOLOGÍA) de forma adecuadapequeñas unidades funcionales: átomos, moléculas,proteínas, cadenas de ADN, nanopartículas -metálicas, semiconductoras, cerámicas, polimérias -,virus, membranas celulares, puntos cuánticos, etc). El término “Nanotecnología” fue acuñado en 1974 por elIngeniero Prof. Norio Taniguchi (Universidad de Tokio)dentro del contexto de la futura fabricación decomponentes electrónicos con gran precisión.
  12. 12. Agua Aminoácido Virus Bacteria Célula Un punto Balón .10-1 1 10 102 103 104 105 106 107 108 Nanometros Alcanotiol Fullereno ADN Nanotubo Nanopartícula
  13. 13. UNA DE LAS CLAVES DE LA NANOTECNOLOGÍA: SUCARÁCTER MULTIDISCIPLINAR Moléculas FISICA Nanoestructuras Nanopartículas QUÍMICA Sistemas porosos Polímeross BIOLOGIA Proteínas, Biomoléculas, NANOTECNOLOGIA Bioestructuras INGENIERIA Dispositivos Sensores MODELIZACION Superfícies Supercomputación
  14. 14. El salto hacia la Nanotecnología:Una posibilidad fascinante.Richard P. Feynman (Premio Nobel en 1965)Theres Plenty of Room at the Bottom29 de diciembre de 1959(Publicada en 1960, Caltech Science and Technology)“The principles of Physics, as far as I can see, do notspeak against the possibility of maneuvering thingsatom by atom. It is not an attempt to violate any laws;it is something, in principle, that can be done; but inpractice, it has not been done because we are toobig”.http://www.zyvex.com/nanotech/feynman.html
  15. 15. HERRAMIENTAS PARA OBSERVAR EL NANOMUNDO…
  16. 16. DE PASEO POR EL NANOMUNDO Diindenoperileno (DIP) y Cu-Ftalocianinas sobre oro.Glóbulos rojos expuestos afilometilina (un antibiótico) Superficie de Niquel (110)
  17. 17. AFM: EL MICROSCOPIO DE FUERZAS ATÓMICAS Observación de los enlaces atómicos de pentaceno C22H14
  18. 18. DOS CAMINOS HACIA LO “NANO”… NANOTECNOLOGIA 0,1 nm 1 nm 10 nm 100 nm 1 mm 10 mm 100 mm 1 mm NANOESTRUCTURAS“BOTTOM-UP” • Nanopartículas “TOP-DOWN”• Síntesis química • Nanotubos • Litografía óptica• Autoensamblado • Nanohilos • Nanolitografía• Autoorganización • Puntos cuánticos electrónica• Deposición • Capas delgadas • Molienda • Multicapas • Desgaste (FIB) • Nanocomposites • Dendrímeros • Nanoporosos • Zeolitas
  19. 19. 1000 nm¿QUÉ COSAS SABEMOS HACER YA? 8.1nm
  20. 20. Del laboratorio a los escaparates...
  21. 21. Del laboratorio a los escaparates...
  22. 22. LA CONSECUENCIA DEL CARÁCTERMULTIDISCIPLINAR…SECTORES MÚLTIPLES DE APLICACIÓN. FISICA ELECTRÓNICA QUÍMICA SALUD BIOLOGIA ENERGÍA INGENIERIA NANOTECNOLOGIA TRANSPORTE MODELIZACION ALIMENTACIÓN MEDIOAMBIENTE CONSTRUCCIÓN
  23. 23. PASITO A PASITO Control sobre la fabricación de nanopartículas, de nanomateriales. La industria basada en la aproximación “top-down” sigue predominando. Las tecnologías “bottom-up” conviven con las tecnologías “top-down”. Las nanopartículas dejan paso a sistemas nanométricos de mayor complejidad. Predominio de las técnicas “bottom- up” en la industria. Los nanosistemas se convierten en complejos nanodispositivos.2000 2010 2020 2030 2040 2050 AÑO
  24. 24. LAS APLICACIONES DE LO “NANO” NANOBIOTECNOLOGÍA / NANOMATERIALES NANOELECTRÓNICA NANOMEDICINALiberación de Ingeniería de Defensa Computación Almacenamie Cosmética fármacos tejidos Aeronaútica Cuántica nto de datosSíntesis de Bienes de Impresión / Biomimetismo Espintrónica Fotónica fármacos consumo Empaquetado Dispositivos Agentes para Nanohilos y Diagnosis Catalizadores Energía de un solo imagen Nnaotubos electrón Paneles Implantes Construcción Automoción Pantallas Solares Dispositivos Electrónica SENSORES Y ACTUADORES Polución Automóviles médicos de consumo INSTRUMENTACION Y Dimensión Análisis Medidas de Control de METROLOGÍA crítica Químico espesor calidad
  25. 25. SECTORES DE APLICACIÓN DE LA NANOELECTRÓNICAComputación Cuántica Almacenamiento Fotónica de datos Dispositivos de Implantes Nanohilos y un solo electrón Nnaotubos Paneles SolaresEspintrónica Dispositivos Pantallas Automóviles Polución médicos Electrónica de consumo Dimensión Análisis crítica Químico Medidas de Control de espesor calidad Diagnosis
  26. 26. LEY DE MOORE: CADA 18 MESES DOBLAMOSLA CAPACIDAD DE INTEGRACIÓN 1968: Invención de la técnica MBE (Molecular Beam Epitaxy) (A.Y. Cho y J. Arthur). 1959: Se desarrolla el circuito integrado en Texas Instruments (J.S.1948: Brattain, Kilby, PN 2000).Bardeen, Schockley 2009:descubren el efecto Años 1960: Xeon Nehalem W5580transistor (PN 1956) aparecen los 751.000.000 transistores transistores en 263 mm² (4 cores) individuales. 3.2 GHz, 130 W 50 GigaFLOPS
  27. 27. Tecnología usada en procesadores Intel (nm) 100000 10000Más densidad y 1000más frecuencia…más disipación… 100 10 1971 1974 1979 1985 1993 1997 2000 2002 2006 2006 AÑO
  28. 28. La ley de Moore (1965): aproximadamente cada 18 mesesse dobla la capacidad de integración.•1997: Pentium II (7.5 millones de •2007: Intel lanza al mercado Itanium 2transistores) que contiene 410 millones de transistores con un tamaño•1997: 250 nm de ancho de línea promedio de 45 nm, en un chip de 3•2000: Se usan líneas de 180 nm cm2.•2002: Se usan elementos de 130 nm detamaño•2004: Intel Prescott con tecnología de90nm (55 millones de transistores en elchip).•2005: IBM, Sony y Toshiba presentanel procesador Cell 65nm (234 millonesde transistores en 221 milímetroscuadrados, multinúcleo, y 256 Gflops).•2006: Litografía EUV (ExtremeUltraviolet Lithography). INFINEON(Alemania) anuncia la fabricación dechips de telefonía móvil de 65 nm.•2006: SAMSUNG anuncia lafabricación de memoria Flash NAND de32 Gbytes de 40 nm (36000 fotos o 40películas).• 2006: Intel anuncia memorias Flash detecnología de 50 nm.
  29. 29. El futuro de los circuitos integrados basados en silicio,según la Semiconductor Industry Association (SIA,EEUU).“MORE MOORE”:Las previsiones de SIA (2016):- Memorias de 128 Gbytes,- Procesadores de 3000-4000 millones detransistores- 9 nm de longitud de canal- velocidades de reloj de 25-30 GHz.
  30. 30. + PEQUEÑO = + ALMACENAMIENTO
  31. 31. GMR: A. Fert y P. Grünberg en 1982 (PN 2007).Evolución de la densidad superficial de almacenamiento en discos duros de IBM (“Thefuture of magnetic data storage technology”, D. A. Thompson and J. S. Best. IBM. J. Res.Dev. 44, 311 (1999)).
  32. 32. La ley de Moore (1965): el camino hacia la nada.El uso de semiconductores para elaborar circuitos integrados tiene suspropias limitaciones físicas. La densidad típica de portadores ensemiconductores es de 1015 a 1019 portadores/cm3. Típicamente10x10x10=1000 nm3 de material semiconductor dopado contienen entre0,001 (¡!) y 10 electrones: EMPIEZAN LOS PROBLEMAS PARA LACONDUCCIÓN ELECTRÓNICA (SIN ELECTRONES... NO HAYELECTRÓNICA). El cambio de filosofía de trabajo/fabricación de los nuevos dispositivos electrónicos se hará en el ámbito de la Nanotecnología.
  33. 33. La ley de Moore (1965): algunos aspectos económicos.Se necesita una mayor inversión en I+D y en equipamiento de fábricaspara aumentar la miniaturización. Recuperar esa mayor inversión en elmismo tiempo, fabricando productos con precio de venta constante omás barato, implica un crecimiento de ventas del orden del 40-60%.(Fuente: http://www.techfak.uni-kiel.de/matwis/amat/elmat_en/makeindex.html)
  34. 34. La Nanotecnología: un paso necesarioLa carrera de la integración ha hecho necesario eldesarrollo de técnicas de diseño, modelización, fabricación,caracterización y control de calidad más precisas… Pero¿dónde está el límite? 30 nm, 20 nm, 10 nm, …Obviamente si seguimos en la carrera hacia menoresescalas, tarde o temprano nos encontraremos conentidades de tamaño minúsculo: nanopartículas,moléculas, átomos...Entonces será obligado trabajar con unidades funcionalesde unos pocos nanómetros, integrarlos, fabricardispositivos de forma MASIVA. Pero.. ¿es esto posible?Esta necesidad es el núcleo central de la concepción másapasionante de la Nanotecnología.
  35. 35. EFECTOSBALÍSTICOS Y CUÁNTICOS
  36. 36. + PEQUEÑO = + EFECTOS CUÁNTICOSEfectos de tamaño de origen cuántico: Cuando eltamaño del material se hace muy pequeño de forma quelas funciones de onda “sienten” las paredes, se empiezana modificar sus propiedades. Sistemas aislantes dejan deserlo, cambios oscilatorios de la función de trabajo,desarrollo de propiedades ópticas y magnéticas nuevas. ≠ ≠ ≠
  37. 37. LO PEQUEÑO ES DIFERENTEdiamante grafito
  38. 38. La agitada vida de los electrones E Red periódica con vibraciones (fonones)Colisión inelástica con fonónPropagación “cuántica”l: recorrido libre medio inelásticoLongitud de coherencia de fase: similar a l.σ= ne2τ/m con l=vFτ
  39. 39. + PEQUEÑO = + EFECTOS BALÍSTICOSσ= ne2τ/m Recorrido Libre Medio en Aul=vFτ Re cor r ido Libr e M e dio 500,0 400,0 A temperatura ambiente (nm ) 300,0 (300K) un electrón en elEl caso del oro en oro tiene recorridos libres 200,0 medios de más de 35 nmel rango1-900 K 100,0 0,0 0 200 400 600 800 1000 Temperatura (K)
  40. 40. ¿Qué sucede con el transporte a través de un sistema de dimensiones nanométricas? Transporte balístico.¿Qué sucede si el cilindro central se llega a hacer tanpequeño que sus dimensiones estén por debajo delrecorrido libre medio? a) l a2 L2 b)Ocurre que en ese caso la probabilidad de colisión con lared en movimiento se hace muy pequeña y el electrónpasa por la constricción de forma BALÍSTICA. Es decir,EL CONCEPTO DE RESISTIVIDAD MACROSCÓPICANO TIENE SENTIDO:¡LA LEY DE OHM NO FUNCIONA!
  41. 41. + PEQUEÑO = + EFECTOS CUÁNTICOS L >> linelastico L L L L y 1 0,95 1 ( L + y )(3L − y )  0,9 0,85R = ρ 2 L + 0,8  0,75 Serie1 0,7 S 4L  0,65 0,6 0 0,07 0,14 0,21 0,28 0,35 0,42 0,49 0,56 0,63 0,7 C1 0,77 0,84 0,91 0,98
  42. 42. + PEQUEÑO = + EFECTOS CUÁNTICOS L L linelastico L L y 1,2 1 0,8R ∝ sin (4π x / λF ) 2 0,6 0,4 0,2 0 0 0,08 0,16 0,24 0,32 0,4 0,48 0,56 0,64 0,72 0,8 0,88 0,96
  43. 43. R1 R2 Rt=R1+R2Ley de OhmL >> RLM RtComportamientoCuánticoL > RLM Desplazamiento de R2
  44. 44. Conductividad cuántica: El modelo de Büttiker- Landauer (la alternativa cuántica a la ley de Ohm)• Utiliza el concepto de scattering: los electrones que pasan la constricción encuentran obstáculos o barreras cuánticas => Hay una cierta probabilidad de reflexión (R) y/o de transmisión (T).• A su vez hay que tener en cuenta la aparición de subbandas debido al confinamiento electrónico en la dirección transversal al nanocontacto. 2 I 1 2e G= = = V R h ∑Tν (E ν F ) = G0 ∑Tν (EF ) ν 2 2e G0 = h
  45. 45. NANOOBJETOS PARA LA NANOELECTRÓNICA
  46. 46. CONECTORES, RESISTENCIAS Y RECTIFICADORES…. Nanocontact Nanotube Molecules Quantum DNA Wires Material Au, Cu, Ag,.. C C, N, O,... Au defined byGeometry undefined tubular chemistry 2D, planar double helix Scale atomic 1-40nm 1nm some nm 1nm Length nanometers 1-2 microns nanometers nanometers 1-2 microns Wiring easy difficult difficult easy difficult mechanical arc discharge, lithographyFabrication contact laser test tube test tubeConduction quasiballistic ballistic transport ? ? transport ???Mechanism
  47. 47. PO
  48. 48. LO “NANO” ES DIFERENTE: NANOTUBOS DE CARBONO 1991 Nanotubos (Ijima @NEC) Nanotubo (7,0): aislante1989 C60 (Smalley, Curl y Kroto) Página WEB del Prof. Smalley http://cnst.rice.edu/ Nanotubo (4,4): metálico
  49. 49. Y AHORA…¡LLEGA EL GRAFENO!Andre Geim y Konstantin Novoselov, Premio Nobel de Físicaen 2010 por el descubrimiento del grafeno en 2004.
  50. 50. Y AHORA…¡LLEGA EL GRAFENO! "intrinsic rippling of monolayer graphene" Mr. Torge Mashoff. RWTH Aachen University (Germany)3-dimensional STM image aquired at 4.9 K. The graphene monolayer has been prepared by exfoliation technique on a silicon-dioxide substrate.
  51. 51. Y AHORA…¡LLEGA EL GRAFENO!Los electrones del grafeno se pueden mover a una velocidadsólo cuatrocientas veces inferior a la velocidad de la luz. Elgrafeno es un semiconductor que puede operar a escalananométrica y a temperatura ambiente, con propiedades queningún otro semiconductor ofrece. La principal ventaja de caraal futuro del grafeno (macromolécula de carbono) frente alsilicio se trata de su mayor conductividad eléctrica, hasta 100veces mayor.
  52. 52. CNTs: FUTUROS TRANSISTORESC. Dekker, T.U. Delft, NL
  53. 53. HACIA EL SET(TRANSISTOR DE UN SOLO ELECTRÓN) "nano rings" Dr. Andreas Fuhrer. ETH Zürich (Switzerland)
  54. 54. Nanohilos y nanocontactos
  55. 55. Moléculas para una electrónica molecular
  56. 56. Dispositivos basados en Electrónica Molécular (a) V=0 (b) I0 V=V0
  57. 57. Dispositivos basados en Electrónica Molécular (c) V=Vg (d) I’0 V=V0
  58. 58. Dispositivos basados en Electrónica Molécular (e) V=-Vg Rotoxano
  59. 59. Un sueño: hacia el máximo almacenamiento masivo.A finales de los años 1990, el Presidente de EE.UU. BillClinton lanza la NNI (Nanotechnology National Innitiative)dotando de grandes recursos económicos a diversas agenciasfederales de investigación para potenciar la I+D enNanotecnología. Entre muchos objetivos (impactantes ypublicitarios) se mencionaba explícitamente llegar a disponer(a medio plazo) de sistemas de almacenamiento de datosque permitiesen albergar todo el contenido de los librosde la Biblioteca Nacional de EE.UU. en un dispositivo deltamaño de un ¡terrón de azúcar!1014 bits es una cifra en la que los sistemas dealmacenamiento comenzarán a adquirir una complejidadde manejo similar a la de los cerebros de especiessuperiores.
  60. 60. Un camino hacia el almacenamiento masivo 1 nm 2 nm • Este sistema almacenaría 0.1 billones (1012) de bits por cm21 nm 1 0 • Un DVD almacena 4,7 GB en 92 cm2 => 408 Mbit/cm2 • Un “CD -nano” de igual2 nm superficie equivaldría a 245 DVDs ó 1770 CDs. 1 1 • Esa información equivale a 500.000 libros....En la Biblioteca Nacional de España se han depositado 1.500.000 de libros desde 1958 (3 “CD-nano”!!!!) Wu et al. Adv. Mat. 17 Nov. 2003 (p-Nitrobenzonitirilo) 1.1 nm / 2 nm
  61. 61. Otros dispositivos de ámbito “nano” “Millipede” P. Vettiger et al. IBM-Zurich Lab.
  62. 62. ALGÚN INCONVENIENTE… Un “atomoticono” (IMDEA-NANOCIENCIA Madrid) Cada punto negro se corresponde con una molécula de CO Varias horas para ensamblar 9 moléculas...¿Cuánto tardaríamos en ensamblar 1000 ó 1.000.000? ¿Es este el camino hacia la nanofabricación?
  63. 63. ¿HACIA LA FABRICACIÓN EN MASA? AUTOENSAMBLADO MOLECULAR "(nano-) blossoms in the dark" Dr. Dimas Garcia de Oteyza. Max Planck Institute for Metals Research (Germany). Codeposition of diindenoperylene (DIP) and copper- phthalocyanines (CuPc) on a gold single crystal
  64. 64. LO NANO ES DIFERENTE: LUZ Y TAMAÑO Nanopartículas de CdSe Nanopartículas de oro
  65. 65. PUNTOS CUÁNTICOS "Quantum Forest" Mr Thorsten Dziomba. Physikalisch-Technische Bundesanstalt (Germany) GeSi quantum dots on Si, average diameter approx. 70 nm, typical height approx. 15 nm
  66. 66. Impresión de circuitos sobre elementos transparentes y flexiblesLentillas electrónicas quefuncionan como una pantalla(25/01/08)Un equipo de la Universidad deWashington están desarrollandoen la actualidad unas lentillasen las que van integradoscircuitos electrónicos y leds quenos muestran una pantalla conla información o datos que sedesee, transmitidos desde otrosequipos (de nuestro teléfonomóvil, webcam, automóvil, etc).
  67. 67. Periféricos…
  68. 68. ¿El futuro está en la Nanoelectrónica?• ESPINTRÓNICA• ORDENADORES FOTÓNICOS• BIOCOMPUTACIÓN• COMPUTACIÓN CUANTÍCA ¿Cúal será el futuro?
  69. 69. COVERGENCIA NBIC NANO BIO NANOTECNOLOGÍA BIOTECNOLOGÍA Átomos Genes NBIC Bits Neuronas INFO COGNO TECNOLOGÍAS DE LA CIENCIAS COGNITIVAS YINFORMACIÓN Y DE LAS NEUROCIENCIAS COMUNICACIONES
  70. 70. Nuevos sensores basados en CNTs
  71. 71. ENTENDIENDO ELCOMPORTAMIENTODE LAS NEURONASMEDIANTES CHIPS DENANOELECTRODOS
  72. 72. IMPLANTES CON PARTES NANOMÉTRICASSe debe desarrollar una nano-batería para alimentar posiblesmecanismos introducidos en elcuerpo humano. Un ejemplo deimplante es un implante de retina,que se encarga de suplir lasfunciones de procesamiento deimágenes de la retina y transmitirlos resultados al cerebro a travésde un grupo de 50 electrodos.
  73. 73. BIOCOMPUTADORAS2001: Weizmann Institute IsraelUn billón de nanocomputadores en una gota de agua.Potencia: 10-9 watiosEl software, la entrada y la salida están codificados enmoléculas de ADN.El hardware son dos tipos de enzimas capaces demanipular ADN: Fok-I y ligasa.Las moléculas hardware y software operan atemperatura ambiente sobre moléculas input para crearnuevas moléculas output, formando un máquina decomputación del tipo autómata finito. Estenanocomputador se puede programar usandodiferentes moléculas software para hacer sencillasoperaciones.
  74. 74. BIOCOMPUTADORASInvestigadores de la Universidad Pompeu Fabra de Barcelona,han diseñado y construido redes de computación biológicadistribuida con levaduras modificadas genéticamente que sepueden combinar de muchas maneras distintas, en las que lasconexiones son moléculas. Cada red básica define unafunción lógica y la combinación de las células de levadura yde sus conexiones permite construir dispositivos sintéticoscada vez más complejos.El primer circuito que diseñaron los investigadores fue unapuerta lógica AND (Y) con dos tipos de células que respondena dos estímulos (el cloruro de sodio y el estradiol) y unaferomona como conexión. La presencia del cloruro de sodioestimula una célula para que produzca la feromona, que esrecibida por la segunda célula. Además, esta es sensible alestradiol y cuando recibe los dos estímulos y sólo entonces,da lugar al producto final deseado, que puede ser una proteínafluorescente. De forma similar, construyeron una puerta OR(O) y posteriormente las de otras funciones booleanas,reutilizando los componentes de las anteriores.Distributed biological computation with multicellular engineered networks Sergi Regot et al. Nature,Volume 469, 207–211 (2011)
  75. 75. CONCLUSIONES• Hay mucho por hacer, por descubrir, por implementar….• La nanotecnología brinda a la electrónica muchas apuestas para poder sustituir/complementar al silicio en 2020-2030.• No se sabe qué tecnología será la que se utilice en dispositivs: moléculas, CNTs, nanowires, grafeno, todas a la vez,…• La elección dependerá no sólo de las propiedades del nanoobjetos sino de otros criterios: capacidad de integración, costes, normativas, etc.• Además puede que existan alternativas sorprendentes a la electrónica actual basada en sistemas binarios.
  76. 76. DE PASEO POR EL NANOMUNDO SPMAGE07 y 09http://www.icmm.csic.es/spmage/
  77. 77. Unidad Didáctica deNanociencia y Nanotecnología Gago et al. (http://www.fecyt.es) ¿Qué sabemos de la nanotecnología? P.A. Serena La Catarata-CSIC (http://www.catarata.org) Una revolución en miniatura A. Menéndez Servicio de Publicaciones de la Universidad de Valencia Aplicaciones Industriales de laNanotecnología en España en el Horizonte 2020 VV.AA (http://www.opti.es)
  78. 78. RED CYTED SOBRE FORMACIÓN Y DIVULGACIÓN EN NANOTECNOLOGÍA “NANODYF”

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