CONSTRUYEN EL PRIMER ORDENADOR CON NANOTUBOS DE CARBONO

http://www.abc.es/ciencia/20130926/abci-construyen-primer-ordenador-nanotubos-201309261009.html

En una búsqueda de nuevos materiales que sustituyan al silicio para crear equipos electrónicos más eficientes, ingenieros de la Universidad de Stanford (EE UU) han logrado construir por primera vez un ordenador hecho íntegramente con transistores de nanotubos de carbono (CNT, por sus siglas en inglés).

Se trata de un dispositivo todavía muy básico, pero que incluye un sistema operativo y es capaz de ejecutar varios programas al mismo tiempo.

Los autores del proyecto, cuyos resultados se publican en el último número de Nature, señalan que este avance culmina años de esfuerzos por parte de científicos de todo el mundo para aprovechar este prometedor pero peculiar material.

Según explica a SINC Max Shulaker, autor principal del trabajo, “los nanotubos de carbono representan un importante avance respecto a los actuales transistores de silicio y prevemos grandes mejoras tanto en el rendimiento como en la eficiencia energética”.

Más finos que un cabello

 

Los nanotubos de carbono son largas cadenas de átomos extremadamente eficientes en la conducción y el control de la electricidad. “Son tan finos que miles de ellos podrían caber unos junto a otros en un cabello humano y requieren muy poca energía para apagarlos”, indica.

Shulake añade que el trabajo demuestra que es posible fabricar nanotubos de carbono, pese a que esta tecnología tiene aún imperfecciones inherentes. “Sin embargo, nosotros hemos logrado superar estos obstáculos y presentar el sistema basado en carbono más avanzado hasta la fecha”, subraya.

Entre las dificultades que tiene trabajar con este material destaca que los nanotubos de carbono no crecen en líneas paralelas, como a los fabricantes de chips les gustaría. Otro problema es que una porción de estos nanotubos pueden acabar comportándose como cables metálicos que siempre conducen electricidad en vez de comportarse como semiconductores que pueden apagarse, señala la Universidad de Stanford en un comunicado.

Para superar estos obstáculos, el equipo llevó a cabo un diseño que llamó “inmune a imperfecciones” que consistió en eliminar los nanotubos que se comportaban como cables. Luego apagó todos los CNT ‘buenos’ y bombeó el circuito semiconductor lleno de electricidad.

Toda esa electricidad se concentró en los nanotubos metálicos, que se calentaron tanto que se quemaron y, literalmente, se vaporizaron convirtiéndose en dióxido de carbono. “Esta sofisticada técnica eliminó todos los CNT metálicos del circuito”, indican estas fuentes.

“Evitar los nanotubos desalineados requirió aún mayor sutileza”, señalan los autores. Para ello, los investigadores crearon un potente algoritmo que traza un esquema del circuito y que garantiza que funcione sin importar si los nanotutbos están o no torcidos.

Los ingenieros utilizaron este diseño inmune a imperfecciones para ensamblar un ordenador básico con 178 transistores, un límite que vino dado por que utilizaron las instalaciones de la universidad, en vez de un proceso de fabricación industrial, aclaran.

Contar y ordenar números

 

El ordenador fue capaz de realizar tareas como contar y ordenar números. Además, incorpora un sistema operativo básico que permite llevar a cabo intercambio de esos procesos. Para mostrar su potencial, los investigadores probaron que el dispositivo también podía ejecutar una instrucción comercial denominada MIPS (Microprocessor without Interlocked Pipeline Stages), desarrollada a comienzos de la década de los ochenta del siglo pasado por John Hennessy, ingeniero y actual presidente de la Universidad de Stanford.

Por su parte, Franz Kreupl, investigador de sistemas electrónicos híbridos de la Universidad de Munich (Alemania) y autor de una reseña sobre el proyecto, que también ha sido publicada en en Nature, indica que trabajos tanto teóricos como experimentales “han demostrado que los nanotubos de carbono son los interruptores electrónicos de mayor eficiencia energética con una escalabilidad muy por debajo de los 10 nanómetros”.

En su opinión, el trabajo de Shulaker y su equipo es muy valioso, ya que ha podido superar las dificultades que tiene trabajar con nanotubos de carbono y construir el primer ordenador funcional con este nuevo material emergente, “muy superior en este tipo de aplicaciones a competidores como el grafeno”.

Para concluir, los autores del trabajo señalan que la demostración del nuevo dispositivo confirma que los nanotubos de carbono son una tecnología factible para desarrollar la próxima generación de sistemas electrónicos de alta eficiencia energética.

SEMICONDUCTORES FLEXIBLES PARA DOBLAR LA ELECTRÓNICA

http://sociedad.elpais.com/sociedad/2013/09/24/actualidad/1380048201_151335.html

Cualquiera que lleve el teléfono móvil en el bolsillo trasero del pantalón apreciaría la comodidad que supondrían los dispositivos electrónicos flexibles, sostienen unos expertos de California que han dado un paso adelante hacia los materiales semiconductores plásticos que puedan doblarse y estirarse pero comportándose como los buenos materiales semiconductores, que son rígidos y quebradizos. La electrónica flexible, añaden los investigadores de la Universidad de Stanford, podría desembocar en un abanico de nuevos productos, desde tejidos con cableado para hacer ropa que enfríe o caliente a quien la vista, o tabletas que se doblen como un periódico.

La investigación sobre polímeros semiconductores no es una novedad. Muchos expertos están intentando crear plásticos que se puedan doblar y estirar sin que resulte mermada su capacidad superconductora. “Pero a nivel molecular, los polímeros parecen un plato de espaguetis y esas estructuras no uniformes tienen importantes implicaciones en las propiedades conductoras de los polímeros semiconductores”, explica el ingeniero químico Andrew Spakowitz, de la Universidad de Stanford. Este experto, su colega Alberto Salleo, y Rodrigo Noriega (Universidad de California en Berkeley) han desarrollado lo que ellos consideran el primer marco teórico que abarca las inhomogeneidades estructurales a nivel molecular de los polímeros semiconductores, lo que permite comprender, predecir y mejorar sus conductividad.

El problema, explican estos expertos, es que los semiconductores poliméricos tienden a conducir la electricidad de modo diferente en distintas partes del material, una variabilidad que depende precisamente de si las fibras del polímero están enrolladas como espaguetis cocidos o forman líneas relativamente uniformes, aunque se curven. “En otras palabras, la estructura entrelazada que permite a los plásticos y otros polímeros doblarse es lo que dificulta la conducción eléctrica, mientras que la estructura regular de los semiconductores de silicio los hace ser buenos dispositivos eléctricos, pero malos para llevarlos en el bolsillo trasero del pantalón”, resumen los expertos de Stanford. Su modelo teórico permite abordar la solución intermedia entre flexibilidad y conductividad.

Hasta los años setenta, los plásticos se consideraban, desde el punto de vista eléctrico, no conductores, de ahí su gran utilidad como aislantes para los cables, por ejemplo. Pero entonces Alan Heeger, Alan MacDiarmid y Hideki Shirakawa descubrieron los polímeros semiconductores, materiales que en determinadas condiciones pueden conducir la electricidad, y los tres científicos compartieron el Premio Nobel de Química en 2000.

Pero una cosa es transmitir la electricidad y otra hacerlo eficazmente. Los experimentos han mostrado que esos polímeros presentan anomalías en el flujo de electrones por el material. Y esa variabilidad, argumentan Spakowitz Salleo y Noriega, se debe a que, debido a la estructura de las cadenas moleculares del material, crea como vías rápidas y puntos de congestión para los electrones. Es como si una cadena polimérica siguiera una configuración relativamente recta hasta un punto donde se torciera en forma de U, como una horquilla, y los electrones se atascaran en esa curva cerrada antes de saltar a la otra recta.

“Las teorías anteriores de flujo eléctrico en polímeros semiconductores están básicamente extrapoladas de nuestra comprensión de los semiconductores metálicos e inorgánicos, como el silicio”, señala Spakowitz, mientras que ellos han abordado directamente a escala molecular el transporte de electrones en esos materiales plásticos. Con su teoría, simplifican las propiedades estructurales y electrónicas de los polímeros semiconductores a un pequeño número de variables.