1) La nanoelectrónica se refiere al uso de la nanotecnología en componentes electrónicos como transistores de tamaño menor a 100 nm. 2) Los dispositivos nanoelectrónicos se consideran tecnología disruptiva ya que son diferentes a los transistores tradicionales, incluyendo electrónica de semiconductores moleculares híbridos. 3) El sub-voltaje y la nanoelectrónica de sub-voltaje profundo son campos importantes de I+D que podrían llevar a nuevos circuitos integrados con un

1. Avances de la
Nanoelectrónica

2. Nanoelectrónica
La nanoelectrónica se refiere al uso de la nanotecnología en componentes electrónicos,
especialmente en transistores. Aunque el término nanotecnología se usa normalmente para definir
la tecnología de menos de 100 nm de tamaño, la nanoelectrónica se refiere, a menudo, a
transistores de tamaño tan reducido que se necesita un estudio más exhaustivo de las
interacciones interatómicas y de las propiedades mecánico-cuánticas. Es por ello que transistores
actuales (como por ejemplo CMOS90 de TSMC o los procesadores Pentium 4 de Intel), no son
listados en esta categoría, a pesar de contar con un tamaño menor que 90 o 65 nm.
A los dispositivos nanoelectrónicos se les considera una tecnología disruptiva ya que los ejemplos
actuales son sustancialmente diferentes que los transistores tradicionales. Entre ellos, cabe
destacar la electrónica de semiconductores de moléculas híbridas, nanotubos / nanohilos de una
dimensión o la electrónica molecular avanzada.
El sub-voltaje y la nanoelectrónica de sub-voltaje profundo son campos específicos e importantes
de I+D, y la aparición de nuevos circuitos integrados operando a un nivel de consumo energético
por procesamiento de un bit próximo al teórico (fundamental, tecnológico, diseño metodológico,
arquitectónico, algorítmico) es inevitable. Una aplicación de importancia que pueda beneficiarse
finalmente de esta tecnología, en lo referente a operaciones lógicas, es la computación reversible

3. Definición
La nanotecnología comprende el estudio,
diseño, creación, síntesis, manipulación y
aplicación de materiales, aparatos y
sistemas funcionales a través del control
de la materia a nanoescala, y la
explotación de fenómenos y propiedades
de la materia a nanoescala.
Cuando se manipula la materia a escala
tan minúscula, presenta fenómenos y
propiedades totalmente nuevas. Por lo
tanto, los científicos utilizan la
nanotecnología para crear materiales,
aparatos y sistemas novedosos y poco
costosos con propiedades únicas.

4. Año 2012
Muchos trabajos con el uso de la nanotecnología se realizaron en
este 2012, donde a continuación resalto algunos muy importantes.

5. Llega el vendaje
nanotecnológico que
avisa de una infección
 Este prometedor proyecto actualmente
se está llevando a cabo en cinco países
europeos, y recientemente el Dr. Jenkins
hizo públicas, durante una conferencia
celebrada en la Universidad de Leicester,
Reino Unido, diversas cuestiones sobre el
progreso de la labor de investigación y
desarrollo.
Un innovador vendaje que incorpora elementos
bionanotecnológicos es capaz de vigilar la evolución de una
herida y emprender por su cuenta algunas acciones.
En condiciones normales, este singular vendaje se limita a
monitorizar la herida o quemadura, a fin de detectar la
proliferación indeseada de bacterias.
Si surge una infección, el vendaje libera automáticamente un
agente antimicrobiano.
Si esta operación no puede detener la infección, entonces el
vendaje cambia su color para alertar al paciente o al personal
sanitario.
Cuando esté plenamente operativo y aprobado para su uso
médico, este vendaje ayudará a combatir las infecciones en
heridas y quemaduras, gracias a su actuación inmediata
cuando surja una, y también a su señal de alerta temprana
cuando no consiga controlarla.
El problema de la infección de heridas, especialmente con la
evolución de bacterias resistentes a los antibióticos, como la
Staphylococcus aureus resistente a la meticilina (MRSA, por
sus siglas en inglés), es bien conocido por mucha gente, pero
no así el hecho de que las infecciones de heridas son la causa
específica de muerte de la mitad de todas las personas que
fallecen a consecuencia de quemaduras térmicas.
La tecnología que el equipo del Dr. Toby Jenkins, director del
Grupo de Investigación de Química Biofísica en la Universidad
de Bath, Reino Unido, está desarrollando, va orientada sobre
todo a tratar quemaduras en niños pequeños.

6. Inesperado incremento de voltaje al agrupar nanocables
en configuraciones específicas
En experimentos recientes, se ha observado que aparecen aumentos
inesperados de voltaje de hasta un 25 por ciento en dos nanocables
posicionados uno muy cerca del otro.
Los diseñadores que ahora trabajan en el desarrollo de la nueva
generación de dispositivos electrónicos como teléfonos, PDAs, baterías y
hasta paneles solares de ciertas clases, deberán tener en cuenta la
aparición potencial de este fenómeno en aquellos de sus dispositivos que
utilicen nanocables en la alimentación eléctrica, y diseñarlos para evitar
que sufran problemas derivados de tal fenómeno.
Se lleva trabajando desde hace ya dos décadas en nanocables. Y, tal como
advierte Mike Lilly de los Laboratorios Nacionales de Sandia en Estados
Unidos, la mayor parte de las observaciones se han hecho sobre cables
individuales o sobre grandes conjuntos.
Sin embargo, la integración de nanocables en circuitos implica colocarlos
de una manera distinta a esas dos modalidades. Por tanto, es necesario
estudiar cómo se comportan los nanocables agrupados del modo que será
el típico de muchos circuitos.
En los nuevos experimentos, se trabajó con nanocables separados
verticalmente por sólo 15 nanómetros, aproximadamente la distancia que
se espera sea la requerida en los dispositivos de la próxima generación.
Los nanocables, por ser tan estrechos, limitan el flujo de los electrones
mucho más de lo que lo hacen los cables convencionales, hasta el punto
de que la corriente eléctrica circula de un modo distinto a como lo haría
en un cable de grosor cotidiano. Esta característica de la nanoelectrónica,
a su vez, magnifica un efecto que en la microelectrónica es tan débil que
resulta irrelevante. Descrito de manera sencilla, este efecto, cuando
opera a distancias manométricas, hace que los electrones en un cable
puedan "sentir" a los electrones individuales que se mueven en otro lugar
cercano, y eso lleva a las citadas alteraciones de voltaje.

7. Logran cambiar de modo
espectacular la fase de
la luz mediante
nanoantenas
 Sin embargo, el mencionado equipo de
investigadores de la Universidad de Harvard
realizó experimentos dirigidos a demostrar que
la fase de la luz y la dirección de su
propagación pueden cambiar de un modo
espectacular mediante el uso de estructuras de
un nuevo tipo, concretamente metamateriales
que en este caso están basados en un conjunto
de nanoantenas dispuestas en una
configuración especial.
El equipo de la Universidad Purdue ha llevado
el trabajo un paso más allá, creando conjuntos
de nanoantenas y cambiando la fase y la
dirección de la propagación de la luz en una
franja amplia de la banda del infrarrojo
cercano.
En este nuevo trabajo también han participado
Xingjie Ni, Naresh K. Emani, Alexander V.
Kildishev, y Alexandra Boltasseva.
Se ha demostrado que ciertos conjuntos de diminutas nanoantenas
plasmónicas pueden manipular la luz con alta precisión y de maneras, hasta
ahora inasumibles, que podrían hacer factibles muchas clases de
innovaciones ópticas, como por ejemplo microscopios con mayor poder
escrutador, telecomunicaciones más eficaces, y ordenadores más potentes.
Los investigadores que han logrado este hito se han valido de nanoantenas
para cambiar de modo abrupto una propiedad de la luz: La fase. La luz es
transmitida como ondas, no muy diferentes en concepto a las olas. Una ola
tiene puntos altos y bajos. La fase define estos puntos altos y bajos en la
luz.
El nuevo trabajo, a cargo del equipo de Vladimir Shalaev, director
científico de nanofotónica en el Centro Birck de Nanotecnología de la
Universidad Purdue, en Estados Unidos, amplía los resultados obtenidos por
un grupo de investigadores dirigido por el físico Federico Capasso de la
Universidad de Harvard. En ese trabajo, el equipo de Capasso modificó la
ley de Snell, una fórmula aceptada desde hace mucho tiempo y que
describe cómo la luz se refleja y refracta, o se curva, mientras pasa de un
material a otro.
Hasta ahora, de la ley de Snell se deducía que cuando la luz pasa de un
material a otro no se produce ningún cambio de fase abrupto a lo largo de
la superficie de contacto entre los materiales.

8. Crean un cable de 4
átomos de ancho y 1
de alto
Para el ámbito de la física, el desarrollo de este
cable y su comportamiento demuestran que la Ley
de Ohm, que establece la relación entre la
corriente eléctrica, la resistencia y el voltaje,
sigue siendo válida en tamaños progresivamente
más pequeños hasta incluir también un cable de
dimensiones atómicas.
En el desarrollo del cable han trabajado, entre
otros, Michelle Simmons (directora del Centro de
Excelencia para la Computación Cuántica de la
Universidad de Nueva Gales del Sur), Bent Weber
(de la misma universidad), Gerhard Klimeck
(profesor en la Universidad Purdue y director de la
Red para la Nanotecnología Computacional), y
Hoon Ryu (ahora en el Centro de
Supercomputación del Instituto Coreano de Ciencia
y Tecnología).
La miniaturización de los cables eléctricos ha alcanzado una cota que hasta hace no
muchos años era exclusiva de la ciencia-ficción. En un nuevo y asombroso avance, se ha
conseguido crear un cable tan delgado que hay que medirlo por átomos: mide 4 átomos de
ancho y 1 de alto. Se trata del cable con silicio más minúsculo fabricado hasta la fecha. Y
es 20 veces más delgado que los cables de cobre más pequeños disponibles ahora en los
microprocesadores.
El cable ha sido fabricado mediante la estrategia de ubicar con la debida precisión cadenas
de átomos de fósforo dentro de un cristal de silicio.
Se ha demostrado que este singular cable tiene la misma capacidad de conducir la
corriente eléctrica que los cables de cobre. A pesar de su diámetro increíblemente
diminuto (10.000 veces más fino que un cabello humano), los cables de esta clase tienen
propiedades eléctricas excepcionalmente buenas, lo que hace suponer que servirán para
conectar componentes de tamaño atómico en las computadoras cuánticas del mañana.
La hazaña tecnológica es obra de un equipo encabezado por investigadores de la
Universidad de Nueva Gales del Sur, la de Melbourne, y la de Purdue, las dos primeras en
Australia y la tercera en Estados Unidos.
El desarrollo de este cable podría proporcionar a los ingenieros electrónicos una hoja de
ruta para el desarrollo definitivo de los primeros dispositivos computacionales de
dimensiones nanométricas, cuyos tamaños estarían al final de lo determinado por la Ley de
Moore. La teoría muestra que una sola fila densa de átomos de fósforo insertados en silicio
marcará el límite definitivo de la miniaturización en la electrónica.

9. La unidad de
almacenamiento
magnético de datos más
pequeña del mundo
Los datos son escritos y leídos en la unidad
nanométrica de almacenamiento con la ayuda de
un microscopio de Efecto Túnel. Los pares de filas
de átomos tienen dos posibles estados magnéticos,
representando los dos valores, 0 y 1, de un bit
clásico. Un pulso eléctrico de la punta del
microscopio de Efecto Túnel invierte la
configuración magnética. Un pulso más débil
permite leer la configuración, aunque actualmente
el "cabezal" de lectura sólo es estable a una
temperatura muy fría: 268 grados centígrados bajo
cero.
Se ha conseguido construir la unidad de almacenamiento
magnético de datos más pequeña del mundo. Usa sólo 12 átomos
por bit, la unidad básica de la información digital, y almacena
un byte completo (de 8 bits) dentro de una cantidad ínfima de
materia: tan sólo 96 átomos. En comparación, una unidad de
disco duro moderna necesita más de 500 millones de átomos por
byte.
La proeza tecnológica es obra de un equipo de científicos de IBM
y el Centro Alemán para la Ciencia del Láser de Electrones
Libres (CFEL)
Esta singular unidad de almacenamiento de datos se construyó
átomo por átomo con la ayuda de un microscopio de Efecto
Túnel en el Centro de Investigación de Almaden de IBM, en San
José, California.
El equipo de Sebastian Loth del CFEL y Andreas Heinrich de IBM
construyó los patrones regulares de átomos de hierro,
alineándolos en filas de seis átomos cada una. Dos filas son
suficientes para almacenar un bit. Un byte, a su vez, consta de
ocho pares de filas de átomos. Usa sólo un área de 4 por 16
nanómetros. Esto corresponde a una densidad de
almacenamiento que es cien veces superior a la de una unidad
de disco duro moderna.

10. La antena emisora y la receptora más pequeñas del mundo
Unos científicos han usado dos moléculas como antenas y
han conseguido transmitir señales en forma de fotones
individuales, desde una a la otra.
Una conexión de radio establecida mediante fotones
individuales sería ideal para diversas aplicaciones de
comunicación cuántica, como por ejemplo en la
criptografía cuántica o en una computadora cuántica.
Las partículas individuales de luz son el medio elegido para
transmitir bits cuánticos. En el futuro, estas unidades de
información cuántica podrían sustituir en muchas
aplicaciones a los bits convencionales si la computación
cuántica logra despegar.
En los experimentos realizados en el Instituto Federal Suizo
de Tecnología, en Zúrich, el equipo de Vahid Sandoghdar,
director del Departamento de Nanoóptica en el Instituto
Max Planck para la Ciencia de la Luz en Alemania, y
Stephan Goetzinger, profesor en la Universidad de
Erlangen, Alemania, usó como antenas dos moléculas del
compuesto conocido como DBATT (por las siglas del inglés
"dibenzanthanthrene").
Puesto que un fotón solo no acostumbra a interactuar
mucho con una molécula, los físicos tuvieron que usar
ciertos "trucos" en sus experimentos, a fin de conseguir que
la molécula receptora registrara la señal luminosa. Se
valieron de dos capas dopadas con moléculas de tinte,
separadas por varios metros y conectadas por un cable de
fibra óptica. Y se trabajó con muestras enfriadas hasta 272
grados centígrados bajo cero, es decir, casi hasta el Cero
Absoluto (aproximadamente 273,15 grados centígrados
bajo cero).

11. Transformador
eléctrico de tamaño
nanométrico
En el transformador de tamaño nanométrico, los
electrones que se mueven en una capa metálica
arrastran a los electrones de una segunda capa
metálica usando sus campos eléctricos locales.
Para trabajar con este fenómeno, las capas
metálicas necesitan estar aisladas
eléctricamente unas de otras, pero separadas
por no más de algunas distancias interatómicas.
Estas nuevas estructuras hechas a base de capas
con el grosor de un átomo podrían algún día
establecer los fundamentos para una nueva
gama de dispositivos electrónicos y fotónicos
complejos que no podrían fabricarse con ningún
otro material existente, lo que incluye varias
nuevas arquitecturas para transistores y
detectores.
El nanotransformador fue ensamblado por
Roman Gorbachev, de la Universidad de
Manchester.
Aparte del grafeno, hay muchos materiales
potencialmente utilizables en forma de láminas
con el grosor de un átomo. Combinándolos, es
posible crear nuevos materiales que no existen
en la naturaleza. "Este camino promete volverse
mucho más emocionante que el propio grafeno",
valora Geim.
Se ha logrado ensamblar capas atómicas individuales unas sobre
otras en la sucesión deseada, de tal modo que la estructura
nanométrica resultante funciona como un transformador
eléctrico.
El equipo de Leonid Ponomarenko y Andre Geim (galardonado
con un Premio Nobel), en la Universidad de Manchester en el
Reino Unido, usó cristales individuales de un átomo de espesor
para construir la estructura multicapa.
Los científicos usaron el grafeno como un plano conductor de un
átomo de espesor, mientras que bastaron cuatro capas atómicas
de nitruro de boro para lograr un aislante eléctrico.
El grafeno, aislado por primera vez en la Universidad de
Manchester en el 2004, tiene potencial para revolucionar
diversas aplicaciones, incluyendo los smartphones, la
transmisión ultrarrápida de banda ancha, la administración de
medicamentos en puntos muy precisos del cuerpo, y chips de
ordenador. Al grafeno se le considera capaz de reemplazar a
materiales comunes de la industria electrónica como por
ejemplo el silicio, pero el equipo de Ponomarenko y Geim cree
que su utilidad será aún mayor para nuevos dispositivos y
materiales que aún no han sido inventados.