Nanotecnología

Cómo la nanotecnología está cambiando la forma en que diseñamos y construimos computadoras

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La nanotecnología en la computación es cada vez más prominente a medida que las computadoras continúan optimizándose para dimensiones cada vez más pequeñas.

Específicamente, la nanotecnología es la aplicación de "cosas extremadamente pequeñas" en tecnología, que pueden extrapolarse para cubrir cualquier número de tecnologías que utilizan partes de nanómetros de espesor.

Todo el sector de la tecnología avanza continuamente gracias a las últimas tendencias e invenciones tecnológicas, y la nanotecnología promete hacer que las computadoras sean más rápidas, más potentes y funcionen de manera más fluida, todo en un volumen total menor. Es un sector prometedor de la informática, pero para comprender el papel destacado que desempeña, primero debemos dar un paso atrás y tener una mejor idea de lo que es la nanotecnología en primer lugar.

¿Qué es la nanotecnología?

Las ideas detrás de la nanotecnología se remontan originalmente a conceptos propuestos por el físico Richard Feynman. Mientras hablaba en el Instituto de Tecnología de California en 1959, comenzó a describir los procesos que permitirían a los científicos e ingenieros controlar y manipular átomos y moléculas singulares. Fue en esta discusión que Feynman acuñó por primera vez el término "nanotecnología".

No sería hasta principios de la década de 1980 cuando se utilizaron microscopios de barrido para observar átomos individuales, y mucho menos la tecnología para manipularlos.

A escala técnica, la nanotecnología puede ser un poco difícil de comprender. Un nanómetro equivale a una mil millonésima parte de un metro. Sin embargo, es un poco difícil de entender cuán diminuto es ese tamaño. En perspectiva, hay 25,4 millones de nanómetros en una pulgada, y tal vez una perspectiva incluso mayor, si una canica estándar fuera del tamaño de un nanómetro, la Tierra sería equivalente a solo 1 metro de tamaño.

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La nanotecnología es pequeña. La mayor parte de la nanotecnología requiere microscopios muy potentes para desarrollarse y ver, dado que las estructuras reales tienen el tamaño equivalente de átomos.

Las herramientas utilizadas en el espacio de la nanotecnología son el microscopio de túnel de barrido, o STM, y el microscopio de fuerza atómica, o AFM. Es a través de estos dos tipos de microscopios que se ha formado gran parte del sector de la nanotecnología.

Un hecho interesante sobre la historia de la nanotecnología es que técnicamente se ha utilizado durante miles de años. En los primeros días de la creación de vidrieras, se agregaban partículas de oro y plata a la mezcla de vidrio para alterar los colores del vidrio. Poco sabían los herreros de vidrio en ese momento, pero esta adición en realidad estaba cambiando la estructura molecular del vidrio, no solo el color.

Cómo la nanotecnología está cambiando la informática

Pasando a la nanotecnología en el sector de la computación, podemos comenzar a desarrollar una mejor comprensión de cuán prominente es la tecnología en el espacio.

Los nanotubos de carbono son una tecnología que está ayudando al desarrollo de diseños de transistores más pequeños y rápidos, principalmente de la mano de IBM. IBM está desarrollando estos transistores de nanotubos de carbono para tratar de evitar la obsolescencia de los transistores basados ​​en silicio. Después de 2020, este año, se teoriza que los transistores de silicio habrán alcanzado su límite físico de optimización. Los transistores basados ​​en nanotubos de carbono, por otro lado, proporcionarían un reemplazo que continúa optimizándose.

Gran parte del objetivo detrás de este impulso para crear transistores cada vez más pequeños para computadoras es mantenerse al día con la Ley de Moore. Esta ley, o más predicción, es una que establece que la cantidad de transistores que se pueden empaquetar en un circuito de un tamaño dado se duplicará cada dos años.

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Mantenerse al día con esto significaría que para fines de este año, los ingenieros tendrían que ser capaces de crear estructuras de transistores de menos de 5 nanómetros.

Uno de los mayores problemas con los transistores de nanotubos de carbono es que, si bien los investigadores pueden hacerlos increíblemente pequeños, su rendimiento como transistores es inferior al de los transistores de silicio. Sin embargo, los investigadores se están acercando rápidamente a soluciones para superar este problema. Los científicos de la Universidad de Wisconsin-Madison están desarrollando transistores de nanotubos de carbono capaces de superar a los de silicio. De hecho, su rendimiento probado fue 1,9 veces superior al de los transistores de silicio.

Si es escalable y duplicable, esto marcaría uno de los avances más significativos en el diseño práctico de transistores en las últimas décadas. Todo de la mano de la nanotecnología.

Los mejores investigadores en el campo teorizan que los transistores de nanotubos de carbono deberían poder operar a 5 veces la velocidad y 5 veces menos energía que los transistores de silicio. Sin embargo, eso es un escenario ideal. El problema real en este ámbito de la nanotecnología informática es en realidad fabricar y aislar los transistores de nanotubos de carbono.

Es bastante difícil aislar nanotubos de carbono puro para usarlos en transistores. Las impurezas en cualquier parte del nanotubo esencialmente hacen que el transistor sea inútil.

Como puede deducirse de esta mirada al desarrollo de la nanotecnología en el ámbito de los nanotubos de carbono, nada es fácil cuando se trabaja a una escala tan reducida.

En el ámbito de la informática, la nanotecnología también se está evaluando como una mejor forma de transferencia de datos. Lejos de los nanodispositivos físicos, los físicos están investigando el uso de algo conocido como nanofotónica. Esto transmitiría señales ópticas de tamaño nanométrico para codificar y decodificar datos.

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Sin embargo, en conjunto, la nanotecnología ha desempeñado y desempeñará un papel importante en el avance de la informática y el desarrollo informático. Con las habilidades cada vez mayores de las humanidades para crear y monitorear aspectos del mundo en la escala nanométrica, no hay duda de que el futuro de la computación moderna y el futuro de la tecnología moderna es, de hecho, la nanotecnología.


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