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FUTUROS ESCENARIOS
DE APLICABILIDAD DE LA
NANOTECNOLOGÍA
Resumen
En este paper voy a abordar el tema que es
de interés para todos los que trabajamos en el
campo de la electrónica y es la nueva ciencia
llamada la nanotecnología. Voy a enfatizar su
aplicabilidad en los nano circuitos que se espera
va a reemplazar los circuitos que hoy en
día usamos. Aunque mucha de la teoría de la
nanotecnología se expresa en términos de la
mecánica cuántica, no se va exponer en este
paper las conceptualizaciones cuánticas, sino
por el contrario voy a estresar las aplicaciones
en el diseños de compuertas o gates para la
fabricación de nano dispositivos.
I. ¿Qué es la Nanotecnología?
La nanotecnología es la nueva ciencia que se
ocupa de las dinámicas que ocurren a las moléculas
y átomos en las distancias menores a 10-
10 metros. En estas dimensiones, existen interacciones
de carga con electrones y ellos son los
responsables de la dinámica detrás de la física.
En realidad, hablar de nanotecnología es hablar
de física de partículas cargadas dentro del territorio
de la mecánica cuántica. En la práctica se
espera que en tales dimensiones, los fenómenos
críticos que ocurren entre átomos y moléculas
sean controlados y de allí realizar medidas
de observables físicos como son la corriente y
el voltaje, como lo hacemos normalmente en
la escala macroscópica. Sin embargo en la escala
del nano hay evidentemente restricciones
que no permiten realizar acciones de medida
directamente desde que ya somos incapaces
en observar directamente a los átomos y moléculas.
La medición de los observables como
la corriente se realiza con técnicas avanzadas
de instrumentación que necesariamente implica
la presencia de amplificadores de varios órdenes
de magnitud. La nanotecnología también
CIENCIA, CULTURA Y TECNOLOGÍA - UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DEL PERÚ
se estudia por medio de las llamadas técnicas
de simulación en donde la idea principal es la
solución de la ecuación de Schrodinger con más
1010 partículas, las cuales interaccionan entre
sí ya sea por su movimiento y por sus cargas.
El hecho más importante es la de encontrar las
posibles soluciones individuales a sus denominadas
funciones de onda las van a permitir la
reconstrucción espacial de los ordenamientos
de moléculas por las cuales se formará un nano
circuito. En efecto, solamente el conocimiento
de la parte espacial y asumiendo un estado estable
en el tiempo de las probabilidades de encontrar
una molécula o átomo, sería suficiente
para establecer un circuito. A diferencia de los
circuitos convencionales donde el paso de la corriente
se da en conductores como el cobre, en
los nanos circuitos el paso de la corriente tiene
un diferente comportamiento por el hecho que
la medición no es absoluta sino es de tendencia
probabilista. Sin embargo, después de realizar
la medición los valores probabilísticos pueden
ser convertidos a valores promedios o esperados.
Solamente con estos resultados es posible
confrontar si existe un matching entre los resultados
de la nanotecnología y aquellos conocidos
de la microelectrónica.
II. ¿Qué es la Nanoelectrónica y Cuáles
son sus Aplicaciones?
Como sabemos la ecuación principal de la electrónica
moderna se basa en la ley de Ohm que
establece que V=IR donde V es el voltaje aplicado
y I es la corriente. La razón V/R es definida
como la resistencia del circuito. Sin embargo
la nano electrónica considera más variables
que están adscritas inherentemente al electrón
como partícula que compone los átomos y moléculas.
Una de las propiedades emblemáticas
del electrón es conocido como el spin, que puede
tomar valores semi-enteros: 1/2 y -1/2. Por
Ing. Juan Tisza
Contreras
Decano de la
Facultad de
Ingeniería
Electrónica y
Mecatrónica
Universidad
Tecnológica del
Perú
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