Asignación Nº 07

Proyecto de Investigacion

Nanocables

Nombre del proyecto:Nanocables

Responsable del proyecto:
Pérez Atausinchi, José Enrique.


I) Planteamiento del problema:

Los nanocables surgen con la necesidad de la nanoelectronica de utilizar cables ultrafinos, a menudo llamados nanocables, para lograr dispositivos electrónicos aún más miniaturizados.

I) Objetivos:
Facilitar una implantación aún mayor de la electrónica en todos los aspectos de la vida cotidiana.

Proveer nanomateriales a la nanoelectronica.


II) Teorías Científicas:

Concepto: Un nanocable es un cable que es un nanómetro de grueso. El significado de la "nano" es una dimensión: 10 elevado a -9. Esto es: 1 nanometro = 0,000000001 metros. Es decir, un nanometro es la mil millonésima parte de un metro, o millonésima parte de un milímetro.

Los nanocables podemos definirlos como estructuras moleculares con propiedades eléctricas u ópticas.

Fabricación de nanocables:
La técnica utilizada para producir circuitos basados en nanocables en un substrato de cristal, también es compatible con otros materiales comunes como el plástico, lo que amplia de modo notable su gama de posibles aplicaciones.

Existen nanocables con composiciones de materiales específicos y en una postura y orientación específica.Esto supone todo un avance en la fabricación de nanocables, ya por primera vez los científicos han logrado controlar la estructura cristalina de nanocables derivada de los materiales semiconductores gallium nitride y zinc oxide.El proceso podría permitir el desarrollo de componentes electrónicos como diodos que emiten luz y diodos láser con propiedades ajustables.Depositar una capa fina de un material sobre una superficie cristalina hace que dicho material adopte la estructura cristalina de esta superficie. Los investigadores han logrado con este método que sus nanocables, con un diámetro de 15 a 40 manómetros, adopten la forma y la orientación deseadas al aparear la estructura cristalina con la estructura deseada del nanocable.

Fabricación de nanocables por entes microbianos:
El Geobacter, un organismo que habita en las rocas ferrosas depositadas sobre fondos fangosos fluviales, es capaz de fabricar "nanocables microbianos" por los que mueve los electrones que extrae de los residuos orgánicos en descomposición.

Se ha descubierto una diminuta estructura biológica altamente conductora a nivel eléctrico. Este logro ayudará a describir el modo en que los microorganismos limpian aguas residuales y producen electricidad a partir de recursos naturales. Así mismo puede tener aplicaciones en el emergente campo de la nanotecnología, que desarrolla materiales y dispositivos avanzados en dimensiones extremadamente pequeñas. Las estructuras conductoras, conocidas como “nanocables microbianos”, son producidas por un novedoso microorganismo llamado Geobacter.
Los nanocables son increíblemente finos, su anchura está comprendida entre 3 y 5 nanómetros (20.000 veces más fino que un cabello humano), pero bastante duradero y más de mil veces más largo que ancho. “Estructuras conductivas así de largas y delgadas no tienen precedentes en biología”. “Esto cambia por completo nuestro concepto del modo en que las bacterias manejan electrones, y también es probable que los nanocables microbianos puedan ser materiales de gran utilidad en el desarrollo de dispositivos electrónicos extremadamente pequeños”.

“El notable e inesperado descubrimiento de la existencia de estructuras microbianas que construyen nanocables microbianos, lo cual permite que una comunidad de microbios ubicada en aguas contaminadas construya una mini red eléctrica, podría facilitarle al DOE nuevos enfoques en la búsqueda de remedios en el tratamiento de aguas residuales asistidos por microbios; apoyar la operatividad de mini-sensores medioambientales, y permitir nuevas formas biológicas de nanomanufacturación. Este descubrimiento ilustra también la continua relevancia que las ciencias físicas tienen hoy en día en las investigaciones biológicas”. Este es otro hito trascendente porque puede dar lugar a una nueva era en la exploración de la respiración microbiana y en la bioelectrónica. Los hallazgos, son prometedores, aunque debe ser confirmada y ampliada independientemente por otros microbiólogos y biofísicos. Los Geobacter están siendo sometidos a intensas investigaciones debido a que se trata de agentes muy útiles en el biotratamiento de aguas subterráneas viciadas con contaminantes tales como metales tóxicos y radiactivos, o petróleo. Además poseen también la habilidad de convertir los residuos humanos y animales, o la biomasa renovable, en electricidad. Para desempeñar estos procesos, el Geobacter debe extraer electrones de las células y transferirlos a metales o electrodos. Esta investigación puede facilitar una explicación del modo en que esto sucede.








El Geobacter produce unas estructuras finas, similares a cabellos, llamadas pili, en solo un lateral de la célula. Estos podrían ser una especie de cables en miniatura que se extienden desde la célula y que permitirían que el Geobacter llevara a cabo su habilidad única de transferir electrones desde el interior de esta hasta los metales o electrodos. Los pili conductores que producen los Geobacter pueden tener múltiples aplicaciones en la industria electrónica. Se necesitan cables ultra finos, para lograr dispositivos electrónicos aún más miniaturizados. Elaborar nanocables a partir de materiales tradicionales tales como metales, silicio o carbono, es difícil y caro. Sin embargo, es sencillo cultivar miles de millones de células de Geobacter en el laboratorio y cosechar los nanocables microbianos que éstos producen. Más aún, alterando la secuencia del ADN de los genes encargados de producir los pili, podrían producirse nanocables con diferentes propiedades y funciones.

Aplicaciones:
Se ha producido circuitos a baja temperatura utilizando una solución de nanocables sobre un substrato de cristal, seguido por una fotolitografía para grabar el modelo de un circuito.

Empleando, como substratos, materiales comunes de peso ligero y bajo coste, como el vidrio o incluso el plástico, estos circuitos de nanocables podrían facilitar una implantación aún mayor de la electrónica en todos los aspectos de la vida cotidiana.

Se ha utilizado esta técnica para producir dispositivos basados en nanocables, como inversores lógicos y osciladores de anillo, que son inversores en serie. Los osciladores de anillo, que resultan vitales para virtualmente toda la electrónica digital, mostraron un rendimiento considerablemente mejor que el de los osciladores de anillo similares producidos a bajas temperaturas y que usan semiconductores orgánicos, logrando una velocidad veinte veces mayor.
Los osciladores de anillo basados en nanocables alcanzaron una velocidad de 11,7 megahercios, sobrepasando por un factor de aproximadamente 10.000 al lento rendimiento alcanzado por otros circuitos con nanomateriales.

Los circuitos funcionales de nanocables demuestran todo el potencial de los nanomateriales en aplicaciones de electrónica. Los circuitos podrían ser usados en dispositivos muy económicos, como etiquetas con radio frecuencia, y displays de alta velocidad. O a mayor escala, podrían ser la base de una nanoelectrónica mucho más compleja y ambiciosa.

Los nanocables pueden tener varias formas y otras muchas aplicaciones como lo son de los componentes clave para la creación de chip electrónico moleculares. Fáciles de producir, estos pueden ser juntados a modo de rejilla y llegan a constituir la base para los circuitos lógicos a nanoescala.Tambien son usados como semiconductores, diodos emisores de luz (LEDs), dependiendo de su composición química.

Se han fabricado circuitos robustos a partir de minúsculos nanocables que se alinean a sí mismos en un chip de vidrio durante un proceso de elaboración a bajas temperaturas, y ya han creado dispositivos electrónicos rudimentarios que ofrecen un sólido rendimiento sin tener que recurrir a la generación de altas temperaturas durante la fabricación ni al uso del costoso silicio como materia prima.



Hipótesis:
Con los descubrimientos de los nanonocables y su aplicación a la nanoelectrónica se espera llegar a una revolución mundial en la fabricación de dispositivos nanotecnológicos para su uso en la vida cotidiana.




III) Bitbliografía y Bibliografía:
-www.astroseti.org