Nanotecnología

La investigación tecnológica en el campo de los láseres se ha centrado en conseguir láseres que emitan en longitudes de onda cada vez mas pequeñas, con una energía por fotón mayor. La utilidad de estos láseres es debida a su elevada capacidad de visualización por lo que permite un incremento en la resolución espacial (mayor miniaturización).

Los láseres pueden ser basados GaN que emite en verde- azulo "láseres en estado sólido bombeados por diodo que permiten obtener niveles muy elevados de potencia y emitir en longitudes de onda amplias”.Este tipo de láseres multiplican la frecuencia de una señal infrarroja, consiguiendo la emisión en verde o en azul.

 Esta tecnología se aplica en dispositivos ópticos de almacenamiento de dados consiguiendo incluso aumentar la capacidades 200veces la de los DVDs y su velocidad de trasferencia a un gigabyte por segundo.

La empresa marketing en Optware situada en Yokohama desarrollado un sistema de almacenamiento de hasta 200GB holográfico de datos utilizando un láser verde 532-nanometros.

                    Estructura de Disco óptico

y el Sistema de Almacenaje de Datos Holográfico Colindar

Este sistema divide la luz del láser en 2, una se utiliza para almacenar datos mientras que la otra se utiliza como referencia y la interacción de las 2 ondas en la capa de grabación permite el almacenamiento de los datos. Debajo de la capa de grabación existe otra “capa formateada que almacena servo data” que se lee por medio de un láser rojo lo que permite el seguimiento se la pista donde se encuentra el disco de manera exacta. Entre ambas capas existe una capa espejo que refleja la luz verde del láser y es transparente para el láser rojo, esta capa evita la dispersión de la luz y el ruido que causa una disminución en la calidad de la señal. El tamaño del disco utilizado será el mismo que el de un DVD. Existen otros sistemas de almacenamiento de datos como son HD-DVD que pueden ser de una capa, con una capacidad de 15 GB(unas 4 horas de vídeo de alta definición) y de doble capa, con una capacidad de 30 GB y Toshiba ha anunciado que existe en desarrollo un disco con triple capa, que alcanzaría los 51 GB de capacidad (17 GB por capa). También existen los HD DVD-RW las capacidades son de 20 y 32 GB, respectivamente, para una o dos capas. La de un láser de color azul de 405 nanómetros, a diferencia del DVD, el cual usa un láser de color rojo de 650 nanómetros. velocidad de transferencia del dispositivo se estima en 36,5 Mbps.

También existe el Blu-Ray formato de disco óptico de nueva generación de 12 cm de diámetro (igual que el CD y el DVD) para vídeo de alta definición y almacenamiento de datos de alta densidad. Su capacidad de almacenamiento puede llegar a 50 GB. Que compite con HD-DVD. El Blu-Ray usa un láser de color azul de 405 nanómetros, a diferencia del DVD, el cual usa un láser de color rojo de 650 nanómetros.

Es curioso, pero entre todas las lecciones que recuerdo de mi etapa en el colegio, en la antigua EGB, junto a cosas como agujeros negros, superconductividad, el Big Bang y trenes que volaban… que nos contaban para, sabiamente, captar nuestra atención, me acuerdo del día que nos contó, nuestro genial profesor de Ciencias (D. José Luis), la diferencia entre conductores, semiconductores y aislantes. Y lo cierto es que los semiconductores no me gustaron mucho, la verdad, me parecieron un poco sosos, algo… mediocres, porque ¿qué es eso de conducir, pero a medias? Nada. No me convencían en absoluto.

Y llegó el último año de colegio, antes de pasar a la Universidad, en el que tuve que hacer un trabajo sobre el transistor. Fue una experiencia divertida, aunque me costó enterarme de que "Silicon" no se traducía por "silicona" sino por "silicio", y descubrí que el transistor, estaba basado en semiconductores. Esas cosas que yo había despreciado unos años antes resultaban ser la base de toda la tecnología en la que vivimos inmersos. Pero la verdad, tampoco me emocioné tantísimo. Supongo que es algo así como la rueda: un grandísimo invento, pero nadie llora de emoción cuando sale a la calle.

Hasta que llegué a la Universidad y una vez pasados los tres primeros cursos descubrí que los semiconductores son mucho más que una cosa que "conduce, sí, pero a medias", y también son más cosas que sólo el transistor. O ¿qué pensaba? ¿Qué los punteros láser que venden en las tiendas de todo 1€ llevan incorporada una cavidad resonante de medio metro de longitud (pero "metros de los pequeñitos") en la que producir una inversión de población y la consiguiente emisión láser? No señor, lo que estos punteros de 1 € y una gran cantidad de aparatos con aplicaciones en investigación, cirugía o posicionamiento llevan dentro es un semiconductor. Igual que los LEDs, esas bombillitas que ya tenemos en todos lados que consumen poco e iluminan mucho y que se encuentran desde en los semáforos de la calle hasta en los ratones ópticos de sobremesa. Los semiconductores no sólo estaban por doquier, sino que eran parte de aparatos muy diversos con aplicaciones muy distintas. Además, ya no sólo conducían la electricidad, sino que también podían recoger y emitir luz.

Ahora bien, el mundo sigue avanzando imparable en su desarrollo tecnológico, pero su objetivo primordial ya no es la miniaturización de las cosas, no, porque la palabra "miniaturización", irónicamente, se le ha quedado grande. El James Bond del futuro no llevará una cámara de alta definición en su alfiler de corbata, además llevará una impresora láser y un compartimento para guardar el ticket del parking. Ahora el futuro está en la nanotecnología.

El gran problema y la gran ventaja de la nanotecnología no es que todo sea más pequeño y difícil de manejar, tampoco la gran disipación que se puede producir si se intenta pasar mucha corriente por una región tan pequeña, ni la gran fricción que sufren los materiales por el importante valor de la relación superficie - volumen, sino que la Física subyacente es la Física Cuántica, un modelo que puede ser complicado de manejar con sistemas sencillos y que, cuando se aplica a cosas complejas, como se pretende con la nanotecnología, da lugar a fenómenos completamente inesperados o difícilmente controlables, aunque, siempre, muy interesantes. Como decía Ivan K. Schuller (un investigador de San Diego nacido en Rumanía que habla español con acento chileno) en una charla que dio hace poco en la UCM:"Cuando se empuja a la Ciencia para buscar cosas aplicadas uno se encuentra aquello que espera encontrar, pero cuando se empuja a la Ciencia para apretar los límites de la Física uno se encuentra lo inesperado, que es mucho más interesante desde el punto de vista práctico." Leer más »

La universidad de Santa Bárbara (USA) y la compañía Intel acaban de anunciar el desarrollo del primer láser híbrido basado en el silicio utilizando los estándares de la industria electrónica. Esta noticia podría pasar desapercibida, pero sin duda, supondrá una gran revolución a medio plazo en la en la electrónica de consumo.

Una de las grandes aspiraciones 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 (”fotoelectrónica”). Este cambio supondrá un consumo considerablemente menor de energía así como una reducción importantísima en la generación de calor por estos componentes (uno de sus más importantes problemas sino el mayor y que supone a medio y largo plazo su “muerte”).

Hoy por hoy el silicio se utiliza para la producción de electrónica digital en masa, pero también puede ser usado para conducir, detectar, modular y amplificar luz, pero no puede ser utilizado para generarla. Esta circunstancia lo imposibilita para el uso en la fotoelectrónica. Este aspecto es el que acaban de superar la colaboración entre Intel y la Universidad de Santa Barbara. El láser de silicio híbrido involucra un diseño novedoso en el cual se emplean materiales basados en fosfuro de indio (InP) para la generación y amplificación de la radiación, mientras que el silicio se utiliza como guia de luz para contener y controlar el haz láser.