NANOELECTRÓNICA
NANOELECTRÓNICA
NANOELECTRÓNICA
Resumen ______________________________________
2. Introducción___________________________________
3. ¿Qué es la nanotecnología?_______________________
microelectrónica__
perfectos___________________________________________
7. Aplicaciones ___________________________________
8. Conclusiones___________________________________
9. Bibliografía____________________________________
1. Resumen
mayoría de las personas aún es difícil imaginar estos términos fuera del contexto
de las nano ciencias y los desarrollos nanotecnológicos tendrán en los ámbitos social,
positivo nos presenta los grandes beneficios que nos traerá la nanotecnología en los
telecomunicaciones, etc. Sin embargo, la visión contraria nos muestra también, casi en
los mismos ámbitos de aplicación, los riesgos que acarrearía el uso de los nuevos
desarrollos nanotecnológicos.
desde su origen hasta nuestros días, con el fin de resaltar los beneficios innegables que
la microelectrónica ha aportado a nuestro modo de vida. Por otro lado, si nuestros países
requieren para realizar investigación en nano ciencias, estaríamos rezagándonos una vez
microelectrónica y de semiconductores.
Este hecho a la larga nos trajo dependencia económica y tecnológica de los
decisiones pertinentes para lograr una mayor inversión en ciencia y tecnología. Sin lugar
a dudas, la nanotecnología será la ciencia del siglo XXI y nos traerá innumerables
impacto social, cultural y económico que tendrá en nuestra vida diaria es apenas
espín en la escala del nanómetro. Avances instrumentales en las últimas décadas han
En paralelo las técnicas de litografía han ido reduciendo el tamaño de los motivos que
es un mundo mesoscópico, donde las propiedades físicas no escalan con el tamaño y los
un átomo, haga que cambien drásticamente las cosas; es decir, un mundo donde el
propiedad física relacionada con la reducción de tamaño que esté siendo utilizada.
prestaciones con el tamaño más pequeño de los dispositivos — llega a su fin. Las
razones son tanto económicas como físicas. Sin embargo este es un argumento
debatible. La tecnología del Silicio avanzará con dificultad por este camino durante una
uso más eficiente del área de la oblea de Silicio. En el futuro se desplazará la tecnología
trigate. Una nueva tecnología sólo remplaza una existente con éxito si mejora las
nueva nanoelectrónica.
3. ¿Qué es la nanotecnología?
El prefijo “nano” proviene del latín “nanus” que significa muy pequeño o enano, y
milímetro). Para tener un punto de comparación podemos decir que un cabello humano tiene
que puedan tener con otras nanoestructuras, con ondas electromagnéticas, con medios
biológicos, etcétera y la descripción de los 3 fenómenos que puedan ocurrir a dicha escala.
dimensiones inferiores a los 100 nm, para potenciales aplicaciones tecnológicas [1,2]. Por
microelectrónica actual sería cientos de veces más grande que una nanoestructura con
dimensiones inferiores a unas pocas decenas de nanómetros. Hasta ahora las estructuras
más pequeñas que se han alcanzado en circuitos integrados hechos en laboratorios de
investigación van de los 10 a los 20 nm, es decir, una décima parte de las dimensiones que
plática que Richard Feynman (Premio Nobel de Física, 1965) dio en 1959 en la reunión
anual de la American Physical Society con el título “Hay espacio de sobra al fondo” [3], en
materia a la escala molecular y aun a la escala atómica, y que esto debería producir una
nueva revolución tecnológica. “Los principios de la física, como yo los veo, no niegan la
posibilidad de maniobrar cosas átomo por átomo. Esto no es un intento de violar alguna ley;
es algo que en principio se puede hacer, pero en la práctica no se ha hecho porque somos
demasiado grandes”, decía Feynman en 1959. Fue hasta principios de la década de los 80´s
átomos.
4. Ley de Moore y la evolución de la microelectrónica
Hoy por hoy, en nuestra rutina de todos los días difícilmente nos detenemos a pensar
microelectrónica.
una u otra forma, unas 20-30 veces con desarrollos debidos a la microelectrónica. Incluso
alarmas, lámparas, etc. Sin prestar mayor atención, llegamos incluso a considerar de manera
casi natural como parte del entorno a muchos de los avances tecnológicos que nos rodean.
Viéndolo de esta manera parecería que la gente aprecia completamente el impacto positivo
tecnológicas en estas áreas son realmente impensables hoy en día sin la microelectrónica.
para realizar estudios y diagnósticos más rápidos, más exactos y menos invasivos para los
pacientes. Conducir un coche es casi como sentarse detrás de una computadora; los juegos
de niños ya no son los mismos que antes. Las industrias de todos los sectores incorporan
nuevas tecnologías para efectuar el control de calidad de sus productos finales, aumentar la
días la integración entre la física, la ingeniería y la ciencia de materiales fue necesaria para
realizar el primer transistor. Para dar el salto a los circuitos integrados se requirió de más
adentrándonos en los sistemas micro y nano, es decir, aquellos sistemas inteligentes que
información del ambiente y poder reaccionar a él, vemos que la química y la biología son
usos han crecido de manera exponencial. Por otra parte, las dificultades se han multiplicado
atención médica y las telecomunicaciones. Podríamos decir que en general nuestra calidad
simplifican gran parte de nuestras labores rutinarias, y que también alcanzan los ámbitos
dispositivos más pequeños, más rápidos, más eficientes, más baratos y altamente
especializados ha sido impulsado desde hace 40 años por la llamada Ley de Moore. En 1965
transistores por centímetro cuadrado en un circuito integrado se duplicaba cada año y que
la tendencia continuaría durante las siguientes dos décadas. Más tarde, en 1975, modificó
año y medio, es lo que se considera actualmente como la Ley de Moore. En abril de 2005
estaba constituido de un único transistor y algunos otros componentes sobre una placa de
procesador 286 contenía 120000 transistores, hasta llegar al Pentium-II con 3 millones de
410 millones de transistores y en el cual se espera llegar a integrar hasta 1000 millones de
transistores.
parece indicar que la ley de Moore pasó de ser una profecía autocumplida por la industria
satisfacer para poder vender sus productos a precios más competitivos. Así, si en 1954 el
precio de un transistor era de casi 6 dólares, actualmente su precio es del orden de una
millones de dólares en 2006 y tan sólo en 2005 estos componentes abastecieron a nivel
mundial un mercado de productos finales al consumidor de alrededor de 1.2 billones de
materiales y desarrollar nuevos dispositivos electrónicos más compactos, más rápidos, más
eficientes y sobretodo más baratos para llegar a un número cada vez más grande de usuarios.
bioelectrónica. Por lo tanto, todavía nos quedan muchas cosas por ver en el futuro cercano,
y la única limitación tal vez sea una dimensión de nivel fundamental, como lo es el tamaño
pertenecer a la sociedad. Sin embargo, desde siempre los individuos que conforman la
sociedad se han visto en la necesidad imperiosa de cuestionarse sobre los beneficios o los
impactos negativos que tal o cual invento o desarrollo tecnológico pudiera tener sobre la
sociedad misma. Así, los potenciales desarrollos nanotecnológicos, como toda nueva
tecnología que aparece en el mercado, son obviamente susceptibles a este tipo evaluación
relativa a las implicaciones sociales de su uso. Son numerosos los ejemplos de tecnologías
con buena reputación de origen que luego son unánimemente rechazadas, y viceversa. En
general, cuando aparece una nueva tecnología es inmediatamente exhibida para resaltar los
comienzan a aparecer sus aspectos negativos y con ellos sus más fieros detractores. Es en
la época actual que los medios masivos de comunicación pueden erigirse jueces para evaluar
El problema principal radica en que a menudo las visiones sobre el nuevo objeto de
crítica se polarizan al extremo y para el público que recibe estas opiniones es difícil crearse
su propia idea para encontrar el equilibrio entre los pros y los contras.
nuclear, con el uso de los diversos tipos de radiaciones, y más recientemente con la
Para ejemplificar esta ambivalencia entre una imagen positiva y la negativa, para
todos nosotros es claro que algunas de las aplicaciones que ahora vemos como netamente
positivas tuvieron su origen en desarrollos militares (lo que sería la cara negativa de la
moneda), como son la energía nuclear, las microondas, el internet o el ancestro del teléfono
celular. Vistos desde la perspectiva actual, otros ejemplos que nos pueden parecer
paradójicos son los miedos que causaron inicialmente el uso de radiaciones como los rayos
la salud.
fármacos.
pinturas, deportes).
Descritas en detalle, muchas de las aplicaciones que aún están por venir podrían
parecer más a ciencia ficción que a otra cosa. Sin embargo, en el área de la salud, ya se
cuerpo humano con la finalidad de detectar enfermedades, virus, tumores o alguna otra
A largo plazo, esto podría llevarnos a pensar que muchas de las enfermedades que
podría eliminar la necesidad de cirugía y detener los procesos de envejecimiento. Todo esto
constituye un gran mercado económico para las grandes compañías farmacéuticas de los
países desarrollados.
más potentes, más compactos, más baratos y que se desarrollaron usando menos materiales
y menor energía. Por otro lado, en el caso de la industria de la manufactura, al volverse los
Aquí, la mención del autoensamblado nos hace pensar por ejemplo en el ADN. Se
trata de una molécula bien conocida por la biología, forma estructuras predecibles y se
llevado a pensar en integrar al ADN en los componentes usados por la actual industria
aprovechando la selectividad del DNA, ya que puede adherirse al área superficial de las
la humanidad entera.
Eric Drexler en su libro “El surgimiento de las máquinas de creación” fue el primero
en dar a conocer al gran público una visión global sobre esta nueva tecnología molecular.
también el impacto que pudiera tener en los ámbitos médico, ambiental y económico,
además de los posibles riesgos y miedos asociados. En este tenor, aquí podemos mencionar
también las investigaciones que llevan a cabo grandes corporaciones como Monsanto en al
área de la ingeniería genética para modificar organismos como semillas o plantas para lograr
en principio una mayor productividad en el campo. Sin embargo, aún faltan muchos
estudios para determinar cuál sería el impacto que tendrían los alimentos producidos a partir
suficientemente pequeños para no ser descubiertos, armas “inteligentes” para matar sólo a
etc.).
para calificarla. Nos damos cuenta que todos los posibles usos no deseados y los riesgos 8
que destinan los recursos para tal o cual investigación y finalmente son quienes toman las
decisiones. Es obvio que las grandes corporaciones buscan recuperar su inversión y
negativos que sus desarrollos (medicamentos, alimentos, materiales, etc.) pudieran tener
sobre la salud del consumidor o sobre el medio ambiente, sobre todo si no existen los
El hecho es que el consumidor termina siendo una especie de rehén de las grandes
compañías que deciden sobre su salud, alimentación, hábitos de ocio o consumo en general.
Por más que nos parezcan terroríficas y con un cierto grado de cinismo, lo mismo sucede
con las aplicaciones militares en las que el bando que desarrolla una tecnología en particular
de desarrollos tecnológicos, todo pareciera depender de quién financia y para qué fines.
intereses? Como ya lo mencionamos antes, muchas de las tecnologías son financiadas por
plazo posible. De esta forma, se deben en general a quienes las financian y deben responder
a sus intereses. Por lo tanto, la situación pareciera ser así de simple: las innovaciones
moderar un poco la gran responsabilidad que tienen los científicos ante la sociedad,
podemos mencionar que algunas veces no les es posible vislumbrar en el corto plazo
potenciales repercusiones o aplicaciones negativas que pudieran tener en el futuro sus
A pesar de esto, debemos tener la clara convicción de que no existe una fatalidad o
lógica inexorable en la investigación tecnología y de que ésta debe ser controlada por el
hombre, aun existiendo intereses tan simples como los del libre mercado capitalista. A la
Es obvio que esto sucede particularmente con la investigación que se realiza en los
países industrializados, pero los países menos desarrollados muchas veces siguen las
mismas estrategias de los primeros. Lo ideal sería que los países menos desarrollados
actores, entonces sus implicaciones sociales deberían ser principalmente aquellas que
maximizaran el beneficio para toda la humanidad, sin ventajas o beneficios particulares para
los países más desarrollados, que generalmente ejercen una dependencia tecnológica sobre
los demás. Esta búsqueda del equilibrio tecnológico entre los países industrializados y no
evidentemente acarrearía desarrollo económico y bienestar social para todos por igual.
Aquí podemos mencionar el caso único del internet que, aun sin haberse
democratizado lo suficiente como para ser utilizado de manera rutinaria por la mayoría de
de otra manera estaban vedados aun para personas con un cierto nivel de preparación. Así,
general, todo lo cual es indispensable para la construcción de una sociedad más democrática
basada en el conocimiento. Por lo tanto, aun si está guiada y condicionada por una serie de
valores asociados al científico mismo, la investigación tecnológica deberá ser más valorada
en el caso de que tenga como fin el desarrollo económico y bienestar social de la mayoría
de la gente.
trata de los biochips que son dispositivos que pueden realizar millones de reacciones biológicas
por segundo así como los microchips de las computadoras pueden realizar millones de
tiene una aplicación directa en la medicina preventiva ya que permite tomar acciones antes de
Además se está investigando el uso de bacteriorodopsina para hacer una retina artificial,
que a diferencia de una cámara de televisión, sólo transmitiría cambios. Esta es la aproximación
que utilizan las cosas vivas y ayuda a explicar por qué los depredadores dependen del
movimiento para seguir a sus presas. Trasmitir solo cambios es más fácil computacionalmente
que enviar escenas completas. Por lo tanto una retina artificial podría encontrar uso en visión
7. Aplicaciónes
Nanoelectronica en la biología
electrónicos, que son herramientas tipo robots que se implantan en la sangre, con el objetivo
del estudio de las células sin destruirlas y poder aprender e investigar más sobre ello, que
reparación.
La sangre tiene alrededor de 10 micrómetros cuadrados, en la cual pueden colocarse
cientos de transistores en el interior de una célula. Se espera para el año 2020 se pueda
introducir 2.500 transistores en una célula viva, que es el equivalente a los procesadores de
primera generación. Los chips de sillico se pueden introducir en las células de diferentes
maneras, como por ejemplo: mediante lipofección, fagocitosis o microyección y una vez
sangre, es uno de los desafíos más fascinantes de la nanotecnología, principalmente por sus
de Peróxido de Hidrógeno o hidrazina (utilizados como combustible) que resultan tóxicos para
un ser vivo, este nanomotor es no invasivo y no requiere combustible, su diseño tiene forma de
hélice construida a partir de SiO2 y recubierta por un material magnético (Ej: Fe, Co), estas
hélices tuvieron que generar un empuje lo suficientemente grande para superar la fuerza de
ejemplo, el transporte de fármacos específicos para el cáncer hacia las proximidades del tejido
canceroso, con el fin de liberarlos y destruir en forma selectiva las células cancerígenas. A
será la ciencia del siglo XXI y nos traerá innumerables desarrollos en la industria electrónica
muy elevada en ciencia y tecnología que los países en desarrollo tal vez no sean capaces de
afrontar. Si así fuera, estaríamos rezagándonos una vez más de los grandes avances
tecnológicos, como sucedió en el caso de la industria microelectrónica y de
países industrializados.
Esta dependencia sería uno más de los riesgos colaterales que la nanotecnología
traería a los países menos desarrollados si no se toman a tiempo las decisiones pertinentes
para lograr una mayor inversión en ciencia y tecnología para formar personal altamente
tecnológica. Esperemos que todos los beneficios prometidos estén al alcance de la mayoría
de la población tanto de los países ricos como de los pobres, para no aumentar aún más el
Se requiere una democratización del conocimiento para que pueda permear a todos
los niveles de la sociedad, con lo cual se lograría a la larga una mayor participación social
Finalmente, sólo nos resta decir que el impacto social, cultural y económico que tendrá la
nanotecnología en nuestra vida diaria es apenas imaginable, ya que al igual que el automóvil
Digital Universitaria (en línea)., Vol. 6, No. 7, 10 de julio 2005. Disponible en Internet:
http://www.revista.unam.mx/vol.6/num7/art65/int65.htm
[2] http://www.euroresidentes.com/futuro/nanotecnologia/aplicaciones_nanotecn
ologia/nanotecnologia_aplicaciones.htm
http://www.zyvex.com/nanotech/feynman.html
[4] http://www.intel.com/research/silicon/mooreslaw.htm
[5] http://www.ti.com/corp/docs/kilbyctr/jackbuilt.shtml
6] http://www.intel.com/technology/silicon/new_45nm_silicon.htm
[7] http://www.forfas.ie/events/consultation/nanoireland0510/NanoIreland_NanoE
lectronics_consultation_0510_forfas.pdf
[8] http://nanobusiness.org/info/aboutNano/applications
[10] http://progolfo.biciverde.org/article.php3?id_article=102