3er conversatorio ciclo a2011 nanoelectronica
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Dictado por el Dr. Serena por SkypeNano Electronica Lugar ULA Facultad de CienciaDía 18/03/2011TRANSCRIPT
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La (nano) electrónica del futuro:Moléculas, nanotubos, grafeno, ADN, puntos cuátnico s y
otra nanofauna.
[email protected]. Pedro A. SerenaDr. Pedro A. Serena
Instituto de Ciencia de Materiales de MadridInstituto de Ciencia de Materiales de MadridConsejo Superior de Investigaciones CientíficasConsejo Superior de Investigaciones Científicas
&&Colaborador Área NanotecnologíaColaborador Área Nanotecnología
Ministerio de Ciencia e Innovación de EspañaMinisterio de Ciencia e Innovación de España
E-mail: [email protected]
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ÁTOMOS, MOLÉCULAS, MACROMOLÉCULAS …:
EN EL REINO DEL NANOMETRO
1 nm = 10-9 m1 nm = 0.000 000 001m1 nm = 0.000 000 001m1 nm = 0.000 001 mm1 nm = 0.001 µm
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ÁTOMOS, MOLÉCULAS, MACROMOLÉCULAS …:
LOS OBJETOS DE LA NANOESCALA
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¿POR QUÉ “NANO”?“NANO”?
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PORQUE AHORA AHORA “TOCA”
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< SIGLO XIXSIGLO XXSIGLO XXI
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PERO ¿POR QUÉ HAY QUEHACER “ NANOOBJETOS ” YSABERLOS ENSAMBLAR?
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PORQUE LO MUY PEQUEÑO (LO “ NANO”) ES DIFERENTE(LO “ NANO”) ES DIFERENTE
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+ PEQUEÑO =
+ REACTIVO
+ PEQUEÑO =
+ RÁPIDO
+ PEQUEÑO =
+ EFECTOS CUÁNTICOS
+ PEQUEÑO =
+ ALMACENAMIENTO
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La naturaleza es un LEGO donde las piezas a ensamblar son átomos. Las reglas que permiten enlazarse unos a otros, no son sencillas, pero
son conocidas…se trata de la Mecánica Cuántica. Si conocemos los tipos de piezas y las
reglas de este “juego”…¿Por qué no construir cosas por nosotros mismos?
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¿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 -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.
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Agua Aminoácido Virus Bac teria Célula Un pun to Balón
Nanometros
10-1 1 10 102 103 104 105 106 107 108
.
Fullereno NanotuboADN NanopartículaAlcanotiol
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FISICA
QUÍMICA
UNA DE LAS CLAVES DE LA NANOTECNOLOGÍA: SUCARÁCTER MULTIDISCIPLINAR
NanoestructurasNanopartículasSistemas porosos
Moléculas
NANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIA
QUÍMICA
INGENIERIA
MODELIZACION
BIOLOGIA
Sistemas porosos
Proteínas, Biomoléculas,Bioestructuras
SuperfíciesSupercomputación
DispositivosSensores
Polímeross
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El salto hacia la Nanotecnología:
Una posibilidad fascinante.
Richard P. Feynman (Premio Nobel en 1965) There's 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
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HERRAMIENTAS PARA OBSERVAR EL NANOMUNDO…
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DE PASEO POR EL NANOMUNDODiindenoperileno (DIP) y Cu-Ftalocianinas sobre oro.
Glóbulos rojos expuestos afilometilina (un antibiótico)
Superficie de Niquel (110)
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AFM: EL MICROSCOPIO DE FUERZAS ATÓMICAS
Observación de los enlaces atómicos de pentaceno C22H14
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0,1 nm 1 nm 10 nm 100 nm 1 mm 10 mm 100 mm 1 mm
NANOESTRUCTURAS
NANOTECNOLOGIA
DOS CAMINOS HACIA LO “NANO”…
“BOTTOM -UP”• Síntesis química • Autoensamblado• Autoorganización• Deposición
“TOP-DOWN”• Litografía óptica• Nanolitografía electrónica• Molienda• Desgaste (FIB)
• Nanopartículas• Nanotubos• Nanohilos• Puntos cuánticos• Capas delgadas• Multicapas• Nanocomposites• Dendrímeros• Nanoporosos• Zeolitas
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1000 nm1000 nm
¿QUÉ COSAS SABEMOS HACER YA?
8.1nm
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Del laboratorio a los escaparates...
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Del laboratorio a los escaparates...
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FISICA
QUÍMICA
BIOLOGIA
LA CONSECUENCIA DEL CARÁCTERMULTIDISCIPLINAR…
SECTORES MÚLTIPLES DE APLICACIÓN.
ELECTRÓNICA
SALUD
ENERGÍA
NANOTECNOLOGIANANOTECNOLOGIAINGENIERIA
MODELIZACION
BIOLOGIA
TRANSPORTE
ALIMENTACIÓN
ENERGÍA
MEDIOAMBIENTE
CONSTRUCCIÓN
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Control sobre la fabricación de nanopartículas, de nanomateriales.
La industria basada en la aproximación “top-down” sigue
predominando.
Las tecnologías “bottom-up” conviven
PASITO A PASITO
2000 2010 2020 2030 2040 2050
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 nanosistemasse convierten en complejosnanodispositivos.
AÑO
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Liberación de fármacos
Ingeniería de tejidos
Síntesis de fármacos
Agentes para
Biomimetismo
NANOBIOTECNOLOGÍA /NANOMEDICINA
DefensaAeronaútica Cosmética
Bienes de consumo
Impresión / Empaquetado
NANOMATERIALES
Computación Cuántica
Almacenamiento de datos
Espintrónica
Nanohilos y
Fotónica
Dispositivos
NANOELECTRÓNICA
LAS APLICACIONES DE LO “NANO”
DiagnosisAgentes para
imagen
Implantes
Catalizadores
Construcción Automoción
EnergíaNanohilos y Nnaotubos
Paneles Solares
Pantallas
Dispositivos de un solo electrón
PoluciónDispositivos
médicosAutomóviles
Dimensión crítica
Análisis Químico
Control de calidad
Electrónica de consumo
Medidas de espesor
SENSORES Y ACTUADORES
INSTRUMENTACION Y METROLOGÍA
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Computación Cuántica Almacenamiento
de datos
Espintrónica
Nanohilos y Nnaotubos Paneles Solares
Fotónica
Dispositivos de un solo electrón
SECTORES DE APLICACIÓN DE LA NANOELECTRÓNICA
Implantes
Espintrónica
Pantallas
Polución
Dispositivos médicos
Automóviles
Dimensión crítica
Análisis Químico Control de
calidad
Electrónica de consumo
Medidas de espesor
Diagnosis
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1968: Invención de la técnica MBE (Molecular Beam Epitaxy) (A.Y. Cho y J. Arthur).
LEY DE MOORE: CADA 18 MESES DOBLAMOSLA CAPACIDAD DE INTEGRACIÓN
2009: Xeon Nehalem W5580
751.000.000 transistores en 263 mm² (4 cores)
3.2 GHz, 130 W50 GigaFLOPS
1948: Brattain, Bardeen, Schockley descubren el efecto transistor (PN 1956)
1959: Se desarrolla el circuito integrado en Texas Instruments (J.S. Kilby, PN 2000).
Años 1960: aparecen los transistores individuales.
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100000
Tecnología usada en procesadores Intel (nm)
10
100
1000
10000
1971 1974 1979 1985 1993 1997 2000 2002 2006 2006
AÑO
Más densidadymásfrecuencia…más disipación…
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La ley de Moore (1965): aproximadamente cada 18 mesesse dobla la capacidad de integración.
•1997: Pentium II (7.5 millones de transistores)
•1997: 250 nm de ancho de línea
•2000: Se usan líneas de 180 nm
•2002: Se usan elementos de 130 nm de tamaño
•2004: Intel Prescott con tecnología de 90nm (55 millones de transistores en el chip).
•2007: Intel lanza al mercado Itanium 2 que contiene 410 millones de transistores con un tamaño promedio de 45 nm, en un chip de 3 cm2.
chip).
•2005: IBM, Sony y Toshiba presentan el procesador Cell 65nm (234 millones de transistores en 221 milímetros cuadrados, multinúcleo, y 256 Gflops).•2006: Litografía EUV (Extreme Ultraviolet Lithography). INFINEON (Alemania) anuncia la fabricación de chips de telefonía móvil de 65 nm.•2006: SAMSUNG anuncia la fabricación de memoria Flash NAND de 32 Gbytes de 40 nm (36000 fotos o 40 películas). • 2006: Intel anuncia memorias Flash de tecnología de 50 nm.
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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.
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+ PEQUEÑO = + ALMACENAMIENTO
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Evolución de la densidad superficial de almacenamiento en discos duros de IBM (“The future of magnetic data storage technology”, D. A. Thompson and J. S. Best. IBM. J. Res. Dev. 44, 311 (1999)).
GMR: A. Fert y P. Grünberg en 1982 (PN 2007).
![Page 33: 3er conversatorio ciclo A2011 Nanoelectronica](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052621/557bcbcfd8b42a700d8b4f24/html5/thumbnails/33.jpg)
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 10 15 a 1019 portadores/cm 3. 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 detrabajo/fabricación de losnuevos dispositivoselectrónicos se hará enel ámbito de laNanotecnología.
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![Page 35: 3er conversatorio ciclo A2011 Nanoelectronica](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052621/557bcbcfd8b42a700d8b4f24/html5/thumbnails/35.jpg)
La ley de Moore (1965): algunos aspectos económicos .
Se necesita una mayor inversión en I+D y en equipamiento de fá bricaspara aumentar la miniaturización. Recuperar esa mayor inver sión en elmismo tiempo, fabricando productos con precio de venta cons tante 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)
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La 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 con
La Nanotecnología: un paso necesario
escalas, 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.
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EFECTOS BALÍSTICOS Y BALÍSTICOS Y CUÁNTICOS
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Efectos 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.
+ PEQUEÑO = + EFECTOS CUÁNTICOS
≠
≠
≠
desarrollo de propiedades ópticas y magnéticas nuevas.
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diamante grafito
LO PEQUEÑO ES DIFERENTE
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E
La agitada vida de los electrones
Colisión inelástica con fonónPropagación “cuántica”l: recorrido libre medio inelásticoLongitud de coherencia de fase: similar a l.σσσσ= ne2ττττ/m con l=vFττττ
Red periódica con vibraciones (fonones)
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El caso del oro en
Recorrido Libre Medio en Au
300,0
400,0
500,0
Re
corr
ido
Libr
e M
edi
o (n
m)
σσσσ= ne2ττττ/ml=vFττττ
A temperatura ambiente(300K) un electrón en eloro tiene recorridos libres
+ PEQUEÑO = + EFECTOS BALÍSTICOS
El caso del oro en el rango 1-900 K
0,0
100,0
200,0
0 200 400 600 800 1000
Temperatura (K)
Re
corr
ido
Libr
e M
edi
o (n
m)
oro tiene recorridos libresmedios de más de 35 nm
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¿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
a)
L2
a2
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!
b)
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L y
L L LinelasticolL >>+ PEQUEÑO = + EFECTOS CUÁNTICOS
L
−++=L
yLyLL
SR
4
)3)((2
1ρ
y
0
0,07
0,14
0,21
0,28
0,35
0,42
0,49
0,56
0,63 0,7
0,77
0,84
0,91
0,98
C1
0,6
0,65
0,7
0,75
0,8
0,85
0,9
0,95
1
Serie1
![Page 44: 3er conversatorio ciclo A2011 Nanoelectronica](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052621/557bcbcfd8b42a700d8b4f24/html5/thumbnails/44.jpg)
L y
L L Linelasticol
+ PEQUEÑO = + EFECTOS CUÁNTICOS
L
)/4(sin2FxR λπ∝
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
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
![Page 45: 3er conversatorio ciclo A2011 Nanoelectronica](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052621/557bcbcfd8b42a700d8b4f24/html5/thumbnails/45.jpg)
R1 R2
Rt=R1+R2Ley de OhmLey de OhmL >> RLM
ComportamientoCuánticoL > RLM
Desplazamiento de R2
Rt
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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 obarreras cuánticas => Hay una cierta probabilidad dereflexión (R) y/o de transmisión (T).
• A su vez hay que tener en cuenta la aparición de• A su vez hay que tener en cuenta la aparición desubbandas debido al confinamiento electrónico en ladirección transversal al nanocontacto.
)()(21
0
2
FF ETGETh
e
RV
IG ∑∑ ====
νν
νν
h
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2
0
2=
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NANOOBJETOS PARA LA NANOELECTRÓNICA
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CONECTORES, RESISTENCIAS Y RECTIFICADORES….
Material
NanotubeNanocontact Molecules DNAQuantum Wires
Geometry undefined tubular 2D, planar double helixdefined by
Au, Cu, Ag,.. C C, N, O,... Au
Geometry
Scale
Length
Wiring
Fabrication
Conduction Mechanism
atomic
easy
? ? ???
mechanicalcontact
quasiballistictransport
ballistictransport
arc discharge,laser
lithography test tubetest tube
easy difficultdifficultdifficult
nanometers nanometers nanometers1-2 microns 1-2 microns
undefined tubular 2D, planar double helixdefined bychemistry
1-40nm 1nm some nm 1nm
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PO
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Nanotubo (7,0): aislante1989 C60 (Smalley, Curl y Kroto)
1991 Nanotubos (Ijima @NEC)
LO “NANO” ES DIFERENTE:NANOTUBOS DE CARBONO
Nanotubo (4,4): metálico
Página WEB del Prof. Smalleyhttp://cnst.rice.edu/
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Y AHORA…¡LLEGA EL GRAFENO!
Andre Geim y Konstantin Novoselov, Premio Nobel de Física en 2010 por el descubrimiento del grafeno en 2004.
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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.
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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.
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C. Dekker, T.U. Delft, NL
CNTs: FUTUROS TRANSISTORES
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HACIA EL SET (TRANSISTOR DE UN SOLO ELECTRÓN)
"nano rings"Dr. Andreas Fuhrer.
ETH Zürich (Switzerland)
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Nanohilos y nanocontactos
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Moléculas para una electrónica molecular
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Dispositivos basados en Electrónica Molécular
V=0
(a)
V=V0
(b) I0
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Dispositivos basados en Electrónica Molécular
V=Vg
(c)
V=V0
(d) I’0
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Dispositivos basados en Electrónica Molécular
V=-Vg
(e)
Rotoxano
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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 datos(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.
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Un camino hacia el almacenamiento masivo
1 nm 2 nm
1 nm
2 nm
• Este sistema almacenaría 0.1 billones (1012) de bits por cm2
• Un DVD almacena 4,7 GB en 92 cm2 => 408 Mbit/cm2
• Un “CD -nano ” de igual superficie equivaldría a 245 DVDs ó 1770 CDs.
1 0
DVDs ó 1770 CDs.• 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
1 1
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“Millipede”
Otros dispositivos de ámbito “nano”
P. Vettiger et al. IBM-Zurich Lab.
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Un “atomoticono”(IMDEA-NANOCIENCIA
Madrid)
Cada punto negro se
ALGÚN INCONVENIENTE…
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?
![Page 66: 3er conversatorio ciclo A2011 Nanoelectronica](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052621/557bcbcfd8b42a700d8b4f24/html5/thumbnails/66.jpg)
¿HACIA LA FABRICACIÓN EN MASA?AUTOENSAMBLADO MOLECULAR
"(nano-) blossoms in the dark"
Dr. Dimas Garcia de Oteyza.
Max Planck Institute for Metals Research Metals Research
(Germany).
Codeposition of diindenoperylene (DIP)
and copper-phthalocyanines (CuPc) on
a gold single crystal
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Nanopartículas de CdSe Nanopartículas de oro
LO NANO ES DIFERENTE: LUZ Y TAMAÑO
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PUNTOS CUÁNTICOS
"Quantum Forest"Mr Thorsten Dziomba.
Physikalisch-Technische Bundesanstalt (Germany) Bundesanstalt (Germany)
GeSi quantum dots on Si, average diameter approx.
70 nm, typical height approx. 15 nm
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Impresión de circuitos sobre elementos transparente s y flexibles
Lentillas electrónicas que funcionan como una pantalla (25/01/08)Un equipo de la Universidad deWashington están desarrollandoen la actualidad unas lentillasen 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).
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Periféricos…
![Page 71: 3er conversatorio ciclo A2011 Nanoelectronica](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052621/557bcbcfd8b42a700d8b4f24/html5/thumbnails/71.jpg)
¿El futuro está en la Nanoelectrónica?
• ESPINTRÓNICA
• ORDENADORES FOTÓNICOS
• BIOCOMPUTACIÓN
• COMPUTACIÓN CUANTÍCA
¿Cúal será el futuro?
![Page 72: 3er conversatorio ciclo A2011 Nanoelectronica](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052621/557bcbcfd8b42a700d8b4f24/html5/thumbnails/72.jpg)
NANOTECNOLOGÍA BIOTECNOLOGÍA
NANO BIO
Átomos Genes
NBIC
COVERGENCIA NBIC
TECNOLOGÍAS DE LA INFORMACIÓN Y DE LAS
COMUNICACIONES
CIENCIAS COGNITIVAS Y NEUROCIENCIAS
INFO COGNO
Bits Neuronas
NBIC
![Page 73: 3er conversatorio ciclo A2011 Nanoelectronica](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052621/557bcbcfd8b42a700d8b4f24/html5/thumbnails/73.jpg)
Nuevos sensores basados en CNTs
![Page 74: 3er conversatorio ciclo A2011 Nanoelectronica](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052621/557bcbcfd8b42a700d8b4f24/html5/thumbnails/74.jpg)
ENTENDIENDO EL COMPORTAMIENTO DE LAS NEURONAS MEDIANTES CHIPS
DE NANOELECTRODOS
![Page 75: 3er conversatorio ciclo A2011 Nanoelectronica](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052621/557bcbcfd8b42a700d8b4f24/html5/thumbnails/75.jpg)
IMPLANTES CON PARTES NANOMÉTRICAS
Se debe desarrollar una nano-batería para alimentar posiblesmecanismos introducidos en elcuerpo humano. Un ejemplo decuerpo 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.
![Page 76: 3er conversatorio ciclo A2011 Nanoelectronica](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052621/557bcbcfd8b42a700d8b4f24/html5/thumbnails/76.jpg)
BIOCOMPUTADORAS
2001: Weizmann Institute Israel
Un billón de nanocomputadores en una gota de agua.
Potencia: 10 -9 watios
El software, la entrada y la salida están codificados enmoléculas de ADN.moléculas 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.
![Page 77: 3er conversatorio ciclo A2011 Nanoelectronica](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052621/557bcbcfd8b42a700d8b4f24/html5/thumbnails/77.jpg)
BIOCOMPUTADORASInvestigadores de la Universidad Pompeu Fabra de Barcelona ,han diseñado y construido redes de computación biológicadistribuida con levaduras modificadas genéticamente que s epueden 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 sintétic oscada 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 una
Distributed biological computation with multicellul ar engineered networksSergi Regot et al. Nature,Volume 469, 207–211 (2011)
a 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 proteín afluorescente. De forma similar, construyeron una puerta OR(O) y posteriormente las de otras funciones booleanas,reutilizando los componentes de las anteriores.
![Page 78: 3er conversatorio ciclo A2011 Nanoelectronica](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052621/557bcbcfd8b42a700d8b4f24/html5/thumbnails/78.jpg)
CONCLUSIONES• Hay mucho por hacer, por descubrir, por
implementar….• La nanotecnología brinda a la electrónica muchas
apuestas para poder sustituir/complementar al silicio en2020-2030.
• No se sabe qué tecnología será la que se utilice endispositivs: moléculas, CNTs, nanowires, grafeno,todas a la vez,…
• La elección dependerá no sólo de las propiedades delnanoobjetos sino de otros criterios: capacidad deintegración, costes, normativas, etc.
• Además puede que existan alternativas sorprendentesa la electrónica actual basada en sistemas binarios.
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![Page 80: 3er conversatorio ciclo A2011 Nanoelectronica](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052621/557bcbcfd8b42a700d8b4f24/html5/thumbnails/80.jpg)
DE PASEO POR EL NANOMUNDO
SPMAGE07 y 09
http://www.icmm.csic.es/spmage/
![Page 81: 3er conversatorio ciclo A2011 Nanoelectronica](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052621/557bcbcfd8b42a700d8b4f24/html5/thumbnails/81.jpg)
Unidad Didáctica de Nanociencia y Nanotecnología
Gago et al. (http://www.fecyt.es)
¿Qué sabemos de la nanotecnología?
P.A. SerenaLa Catarata-CSIC
(http://www.catarata.org)
Aplicaciones Industriales de la Nanotecnología en España en el Horizonte
2020 VV.AA (http://www.opti.es)
Una revolución en miniaturaA. Menéndez
Servicio de Publicaciones de la Universidad de Valencia
![Page 82: 3er conversatorio ciclo A2011 Nanoelectronica](https://reader034.vdocuments.net/reader034/viewer/2022052621/557bcbcfd8b42a700d8b4f24/html5/thumbnails/82.jpg)
RED CYTED SOBRE FORMACIÓN Y DIVULGACIÓN EN NANOTECNOLOGÍA “NANODYF”