Nanotecnología

Ya son 60 años los que el transistor lleva con nosotros. El término “transistor” es la contracción en inglés de transfer resistor ("resistencia de transferencia") y sin darnos cuenta, hoy en día vivimos rodeados de ellos: ordenadores, reproductores MP3, teléfonos móviles, etc…Cuando apareció por primera vez, desarrollado por los físicos W. Shockley, J. Bardeen y W. Brattain, allá en el año 1947, abrieron y potenciaron el desarrollo de los futuros ordenadores, dejando atrás a sus precesoras , las válvulas, inventadas a principios de siglo XX pero que tenían grandes inconvenientes como su elevado consumo de energía para funcionar entre otros muchos. En los años posteriores los transistores evolucionaron rápido, inventándose nuevos tipos, basados en distintas propiedades, se desarrollaron materiales (germanio y luego silicio),etc.. pero lo más sorprendente eran sus antiguas dimensiones: transistores de 1 cm cuando hoy en día los encontramos en un ordenador con unas dimensiones de aproximadamente 0.00001 cm.

Fotografía del primer transistor realizado por físicos W. Shockley, J. Bardeen y W. Brattain en diciembre de 1947. Tomada de www.bellsystemmemorial.com/belllabs_transistor.html

Los transistores de hoy en día han reducido tanto su tamaño que en los años 50 una radio podía tener cuatro transistores mientras que pueden existir 820 millones de ellos de un procesador hoy en día. Las diferencias son abismales. Hay algunos de ellos que  pueden incluso llegar a medir 45 nanómetros. De hecho, para hacernos una idea, son tan pequeños que 2000 de ellos cabrían en la anchura de un pelo humano y 30 millones serían el equivalente de la anchura de la cabeza de un alfiler de 1,5 milímetros. ¿Qué se gana con esta disminución de tamaño? Pues entre otras cosas la realización de procesos de trabajo más rápidos y la reducción de energía necesaria para su funcionamiento.

Además, los continuos desarrollos tecnológicos en torno al tema, permiten descubrimientos como este último, los transistores de lámina flexible e imprimible de alta velocidad, en donde se han utilizado nanotubos de carbono como base, permitiendo la impresión de circuitos electrónicos en cualquier sustrato flexible.

Este es un desarrollo importante teniendo en cuenta su bajo coste además de las numerosas aplicaciones viables en donde tendría cabida, como por ejemplo, el papel electrónico (delgada lámina de plástico (elastómero), de un grosor aproximado de 3 mm que se monta a una base que contiene un módem y un disco duro; el módem permite la conexión a un servidor de y el disco duro permite al usuario guardar estos datos.)o las pieles inteligentes (materiales que debido a circuitos electrónicos indican cambios de temperatura o presión).

Hasta ahora, este tipo de circuitos han sido estudiados por distintos investigadores, por ejemplo utilizando polímeros semiconductores pero con problemas, debido a que los electrones viajan demasiado despacio por ellos por lo que dan como resultado dispositivos lentos, o usando nanotubos de carbono pero con otra problemática: el depósito de éstos sobre el plástico consiste en cultivarlos con calor, requiriendo temperaturas de unos 900 ºC, lo cuál hace menos viable su fabricación.

Otro método posible es la utilización de láminas de nanotubos de carbono de baja densidad pero que transportan pequeñas cantidades de corriente o láminas de alta densidad pero con calidades insuficientes por contener hollin.

La nueva tecnología utilizada ha desarrollado una disolución de nanotubos de carbono ultrapuros en donde se deposita una pequeña gota de dicha disolución sobre una lámina transparente de plástico con una jeringa. Así la movilidad de transporte del transistor impreso es mucho más elevada llegando a una velocidad de 312 megahertzios transportando una corriente elevada.   Otro desarrollo tecnológico en los últimos tiempos es el transistor de calor a nanoescala, fabricado por un grupo de investigadores de Helsinki construido utilizando litografía por haz de electrones, que tiene la capacidad de trabajar a temperaturas muy bajas de hasta -1 ºC y basado en poder controlar los electrones que pasan de forma contigua por un superconductos metálico,  permitiendo así su uso como transistor de calor. Como se observa, las nuevas tecnologías en torno a los transistores avanzan a pasos agigantados y sólo hace 60 años desde que el dispositivo apareció por primera vez. ¿Qué veremos dentro de otros 60 años más?

Se dice mucho en mi pueblo (donde los hay muy brutos) que "burro grande, ande o no ande". Esa expresión es válida para las carretillas, tractores, jamones, quesos y sartenes entre otras muchas cosas. Sin embargo, en la ciencia y sobre todo en la tecnología parece que el péndulo ha evolucionado ya medio ciclo, apunta al extremo contrario y todos buscan el chip más diminuto, el robot más ligero y la pantalla más fina.La miniaturización tiene infinidad de ventajas y muchos menos inconvenientes dejando de lado los puramente ergonómicos (¿Alguien ha tratado de sacar una fotografía con una de estas cámaras ultradiminutas que se resbalan entre los dedos?), eso es algo indiscutible. Lo que me ha llamado la atención es algo más sutil y paradójico que tiene que ver con el mundo de los "displays".

En un episodio de la serie de animación "Futurama", el profesor Hubert Farnsworth decide construir diminutos robots copias a escala de los empleados de Planet Express para viajar por el interior de Fry y librarle de unos peculiares parásitos intestinales. Uno de los personajes pregunta por qué construir réplicas robóticas en lugar de miniaturizarlos a ellos mismos, a lo que el profesor responde (seguro que no literalmente):

- Eso son pamplinas de ciencia ficción, para miniaturizaros a vosotros harían falta átomos diminutos y no sabes a qué precio están. Carísimos.

Sin duda era más rentable diseñar nuevos robots con un funcionamiento más sencillo que las personas y construirlos con "átomos de tamaño más económico".

El mundo de los displays, hace mucho que se utilizan los cristales líquidos y ahora llega la tecnología de los leds orgánicos (ver artículo en este blog). Los cristales líquidos están ya tecnológica aunque no comercialemente obsoletos por su poca eficiencia energética, su rigidez, su tamaño y la necesidad de retroiluminación. Las pantallas OLED ya están cerca y sin duda mejoran todos los apartados anteriormente citados. Sin embargo, en el camino de los OLED se ha interpuesto una tecnología nada novedosa pero que ha encontrado un hueco importante en el mercado y posiblemente cubra algunas necesidades que ni los OLED podrán cubrir. Se trata del papel electrónico también llamado tinta electrónica.

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