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11 de octubre de 2012

El invento que cambió la historia de la luz

Bombillas LED

Lámparas LED hay de todos los colores y hoy se utilizan en dispositivos móviles o televisores.

Es probable que usted, así como muchas otras personas en el mundo, alguna vez en su vida se haya quemado con un bombillo al tratar de cambiarlo. Y aunque quizá no se esté dando cuenta del cambio, esa incómoda situación es cada vez más rara.

El 9 de octubre de 1962 el científico estadounidense Nick Holonyak no solo le dio una solución al bombillo incandescente que ha quemado los dedos de millones de personas en el transcurso de su historia (entre otros inconvenientes de la iluminación infrarroja). 

También, y tal vez más importante, Holonyak fue pionero de un dispositivo que revolucionó la tecnología de iluminación y con el tiempo hizo que las lámparas incandescentes se volvieran obsoletas.

Un LED (siglas en inglés de Diodo Emisor de Luz) es un componente electrónico de dos terminales que permite la circulación de la corriente eléctrica a través de él sin intermediación de un gas, como sucede en los bombillos tradicionales. Los LED que desarrolló Holonyak emitían una luz roja de baja intensidad. Hoy en día, sin embargo, hay dispositivos que con la misma tecnología emiten luz de alto brillo y de cualquier color.

En un principio, los bombillos LED invadieron la industria de la decoración navideña. Pero con el desarrollo del LED de varios colores, ahora son la fuente de iluminación de televisores, estadios y casinos.

Se trata de un desarrollo revolucionario, porque ha permitido generar luz a menor costo y por más tiempo que con la tradicional iluminación de radiación infrarroja. Los bombillos ya no tardan minutos en prenderse, no se calientan y rara vez se funden.

No es casualidad que Ikea, la multinacional sueca de venta de productos para el hogar, se haya propuesto vender únicamente iluminación LED para 2016, ni que la Unión Europea haya prohibido en 2009 la producción de bombillas de 100 vatios.

Este martes el mundo celebró el descubrimiento del carismático Holonyak, que habló con la BBC. ¿En qué consiste la tecnología LED y para qué sirve?

Cómo funciona

Nick Holonyak y sus estudiantes

El profesor Holonyak inventó el LED rojo. Su invento abrió una puerta a futuros desarrollos, muchos de ellos realizados por sus estudiantes.

El desarrollo de Holonyak, que vio la luz mientras trabajaba para la empresa de electrodomésticos General Electric, era una extensión de la tecnología del transistor, un dispositivo electrónico semiconductor por el que pueden transferirse cargas negativas y positivas a la vez.

El diodo emisor de luz de Holonyak tiene una terminal por la que entra la carga positiva y otra por la que entra la negativa. Ambas están separadas por un pequeño espacio donde se da la transición que produce la luz.

Holonyak le explicó a la BBC que se trata de una conversión de energía eléctrica a energía óptica que no implica un proceso intermedio, que es la característica que ralentiza el proceso de otras tecnologías generadoras de iluminación.

El chip semiconductor está dentro de una pequeña cobertura de resina de color claro, aunque también hay de otros colores. Las dos terminales o cables que se desprenden de la resina generan energía al conectarse a una batería.

La gran diferencia con un bombillo infrarrojo es que los LED operan con voltajes muy bajos. Esto hace que esté muy cerca de ser 100% eficiente.

"Con un LED obtienes mucha más flexibilidad", le dijo Holonyak a la BBC. "Es luz electrónica. No debes esperar a que se caliente. En la parte de atrás de un carro, cuando oprimes el freno, un LED se prende instantáneamente. Y ya no tienes que cambiar los bombillos".

Del láser al televisor

Números del Nasqad

Los carteles en las calles de Nueva York con las cotizaciones de las acciones están hechos con bombillos LED.

El invento de Holonyak, quien en noviembre cumple 84 años, fue un desarrollo en la investigación sobre la tecnología de los láser.

"Mi luz era solo un láser rojo", le dijo a la BBC. "Fue después de que se desarrollaron las luces anaranjadas, verdes y azules".

Como dice el blog informativo de la General Electric con motivo del aniversario, "el diodo de Holonyak emitía solo luz roja, pero impulsó un boom de investigación cuyos resultados multicolores ahora iluminan casas y ciudades, la retina de las pantallas de los últimos iPads y televisiones de pantalla plana".

"Cuando empecé a incursionar en este campo", le cuenta Holonyak al blog, "no me di cuenta de todo lo que esto iba a generar".

Pero si bien él no vio venir la revolución, sus contemporáneos sí.

En 1963, Harland Manchester, en ese entonces presidente de la Asociación Nacional de Escritores de Ciencia, escribió en el Reader's Digest: "Los últimos dramáticos descubrimientos de láser, hechos por la General Electric, pueden un día volver obsoleto el bombillo eléctrico.

"Si estos planes funcionan, la lámpara del futuro podría ser un fragmento de metal del tamaño de un lápiz que será prácticamente indestructible, nunca se apagará".

Posiblemente, gracias a que las predicciones de Manchester se hicieron realidad, hoy hay menos personas con sus manos doloridas por cambiar un bombillo.

Fuente:

BBC Ciencia

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1 de octubre de 2012

Investigadores desarrollan circuitos electrónicos biodegradables

Si bien el silicio es el material semiconductor sobre el que se desarrolla la mayoría de circuitos integrados que utilizan los dispositivos electrónicos que usamos a diario (nuestros smartphones, tabletas, el sistema de frenada ABS de nuestro coche, etc), en los últimos años se ha puesto el foco en compuestos orgánicos con la idea de desarrollar dispositivos flexibles, biocompatibles y biodegradables que permitan marcar un punto de inflexión en el campo de la electrónica simplificando los procesos de fabricación o desarrollando dispositivos que puedan implantarse en seres vivos. Por esta senda llevan caminando desde hace algún tiempo la Universidad de Illinois y la Universidad Tufts y, por los resultados que han presentado, han conseguido desarrollar circuitos electrónicos que se disuelven tras terminar su vida útil.

Electronica biodegradable

El objetivo de este equipo de investigación es el desarrollo de circuitos electrónicos basados en materiales orgánicos que puedan implantarse en seres vivos, por ejemplo, para insertar una microcámara de alta resolución o un pequeño emisor de RF y, una vez terminado el tratamiento o la vida útil del implante, éste se disuelva en el cuerpo del paciente sin provocar ningún tipo de perjuicio sobre su salud.

Con este objetivo, el equipo ha sido capaz de desarrollar circuitos (y componentes) usando un sustrato de silicio y depositando sobre éste óxido de magnesio y seda (del mismo tipo que se utiliza en operaciones de cirugía como sutura y que, con el tiempo, se disuelven en el cuerpo). Sobre la finísima capa de sustrato se deposita el magnesio y el dióxido de magnesio para trazar el circuito y, para garantizar que el circuito durará el tiempo previsto antes de disolverse, éste se recubre con la capa de seda (a modo de cápsula) que servirá de escudo para que el circuito funcione mientras el recubrimiento se va degradando y, por tanto, disolviendo.

¿Y para qué podría servir un implante de estas características? El equipo de investigación ha demostrado la utilidad de este desarrollo mediante un caso práctico bastante interesante. Implantaron un circuito en un ratón en el que el dispositivo implementaba unas bobinas y unas microresistencias realizadas con silicio y magnesio. Las nanoesferas de silicio se usaron como contenedores de un medicamento y el magnesio tiene propiedades vasodilatadoras así que activando el dispositivo mediante una señal RF (la bobina actúa como un receptor RF), se pudo observar cómo el tejido alrededor del dispositivo aumentó su temperatura 5 grados celsius y, además, se eliminaron las bacterias que habían infectado la zona en la que se implantó el circuito. Tras su uso, 15 días más tarde el dispositivo se había disuelto y solamente quedaron trazas de seda en la zona.

Según los investigadores, estos dispositivos podrían usarse tras las operaciones para evitar posibles infecciones, activándolos tras cerrar las incisiones con la idea de limpiar la zona afectada. Además del inductor, el equipo ha sido capaz de desarrollar diodos, transistores, condensadores, puertas lógicas, células solares, sensores de temperatura u osciladores LC, por lo que la variedad de dispositivos que se pueden realizar a partir de estos componentes es enorme.

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6 de septiembre de 2012

Los metales preciosos que se encuentran en la basura

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De los 21 millones de dólares que se invierten anualmente en piezas de oro y plata para los dispositivos tecnológicos como celulares, computadores, televisores y tablets, sólo el 15% es reutilizado.

Nuestra vida cotidiana está cada vez más mediada por la tecnología y día a día nos acostumbramos a dispositivos más pequeños y portátiles. Sin embargo, por más pequeños que éstos sean, por lo menos 320 toneladas de oro y 7500 toneladas de plata son usados año a año en la fabricación de tecnología.

El problema es que en la mayor parte de los países del mundo aún no existen mecanismos adecuados para reciclar las piezas de dispositivos electrónicos: esta medida, conocida como “minería urbana” actualmente alcanza a reutilizar sólo el 15% de los materiales valiosos, entre ellos el oro y la plata.

La paradoja de las deficiencias en la minería urbana según un reciente congreso organizado por las Naciones Unidas y la Iniciativa de Sustentabilidad Electrónica Global (GeSI) es que los depósitos de basura electrónica son 40 o 50 veces más ricos en metales que los yacimientos naturales actualmente explotados en el mundo. Y mientras el 85% del oro y la plata se pierden en basureros urbanos, el precio de los metales provenientes de los yacimientos sube constantemente, y con ello aumentan los precios de la tecnología que consumimos.

Al respecto, Alexis Vandendaelen, de la empresa belga Umicore Precious Metals Refining, es claro: “En lugar de mirar a la basura electrónica como una carga, necesitamos verla como una oportunidad”. Con la gran cantidad de tecnología que consumimos hoy en todos los ámbitos de nuestras vidas, es esencial realizar un cambio de paradigma en torno al reciclaje de estas piezas. Esto no sólo nos permitirá seguir disponiendo de dispositivos tecnológicos, sino que sería un giro muy importante hacia un mundo más sustentable.

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3 de septiembre de 2012

España: El 70% de los residuos electrónicos se trata de forma incontrolada

Montaña de residuos electrónicos. | Science
Montaña de residuos electrónicos. | Science
La era tecnológica también trae desagradables consecuencias. Y es que casi tres cuartas partes de los electrodomésticos desechados en España se procesan al margen de los Sistemas Integrados de Gestión (SIG). Así lo revela un estudio de investigadores de la Universidad de Salamanca que publica el 'Journal of cleaner production'.

Según la directiva europea sobre residuos de aparatos eléctricos y electrónicos, los fabricantes de estos aparatos deben reciclar los residuos que genera su actividad, hasta alcanzar una cuota de 4 kg por habitante y año. Sin embargo, en España la mayoría de los aparatos fuera de uso son gestionados mediante sistemas no autorizados. Según el estudio, los fabricantes no están dentro del sistema y se evaden de pagar.

"Se estima que solo están registrados 1.000 productores de unos 10.000 existentes en España. Esto implicaría una evasión de, por lo menos, 15 millones de euros", dice a SINC Dolores Queiruga, actual investigadora del departamento de Economía y Empresa de la Universidad de la Rioja.

En 2010, los españoles generaron 652 millones de kilogramos, es decir, 13,86 kg por persona, de los que únicamente 2,55 kg se recogieron y procesaron correctamente a través de los 'sistemas integrados de gestión' (SIG). Este es el método colectivo que los fabricantes pueden utilizar para gestionar los residuos, además de poder hacerlo a título individual.

En España existen actualmente siete SIG, un conjunto de fundaciones que reúnen a empresas del sector de la electrónica: ECOLEC, ECOTIC, ECOLUM, AMBILAMP, ECO-RAEEs, ECOASIMELEC y ECOFIMATICA.

En el caso de los grandes electrodomésticos, por ejemplo, se estima que más del 70% de congeladores y frigoríficos, y el mismo porcentaje de televisores y de monitores, se recogieron y se trataron de forma incontrolada aprovechando que la legislación no lo prohíbe. "El problema es que muchos fabricantes no están incluidos en el registro oficial del Ministerio de Industria para gestionar los residuos electrónicos y esto dificulta su control", dice Queiruga.

La investigación revela que el sistema de gestión de residuos español posee algunos puntos débiles. Según el estudio, los productores registrados que cumplen el marco legal se ven perjudicados económicamente respecto a los fabricantes que no se hacen cargo del gasto del reciclaje. Los autores también denuncian el retraso en el desarrollo de políticas públicas por parte de algunas Comunidades Autónomas.

Alargar la vida útil o la reutilización como soluciones

Cuando la Unión Europea redactó el primer borrador de la directiva, España fue capaz de reunir a los agentes interesados para que cerraran acuerdos colectivos sobre el reciclaje de los residuos electrónicos. Sin embargo, hubo diferencias entre las comunidades autónomas para sacar adelante proyectos piloto. Los precursores fueron Cataluña y el País Vasco.

"Con los primeros borradores de la Directiva Europea, los productores se dieron cuenta de que tenían que responsabilizarse de los residuos de sus productos y todos los agentes económicos comenzaron a plantearse cuál podía ser la forma más adecuada de gestionarlos", dice a SINC Queiruga.

Según Queiruga, "las cuotas de reciclaje tampoco reducen la cantidad de aparatos que se desechan". Sobre las posibilidades para reducir el número de aparatos que se desechan cada año, la experta considera que es importante alargar la vida útil del producto mediante la reparación de aparatos y la concienciación de los ciudadanos. La experta también destaca la importancia de su reutilización para que tarden más tiempo en convertirse en residuo.

A pesar de todo, la investigación señala que el sistema de gestión de residuos de España podría servir de ejemplo para otros países que comienzan ahora. El trabajo concluye que la experiencia española puede ser un referente para países como Reino Unido, Estados Unidos y China, donde la mayoría de los residuos se devuelven al productor, o se gestionan a través de programas de voluntariado y otros canales informales.

Fuente

El Mundo Ciencia

24 de agosto de 2012

Guerra de patentes: Apple y Samsung se copian mutuamente

Un tribunal de Seúl impone sendas multas simbólicas a ambas por infracción de patentes.

La sentencia, que puede ser recurrida, obliga a retirar viejos productos.



IPhone 4S y Galaxy SIII seguirán vendiéndose en Corea del Sur. / Ahn Young-joon (AP)

Si la guerra por patentes entre Apple y Samsung fuera una partida de ajedrez, ahora mismo estarían en tablas en Corea del Sur. Un tribunal de Seúl ha impuesto sendas multas simbólicas a ambas compañías, y la retirada de algunos viejos productos, por infracción de patentes en sus aparatos móviles.

Apple pagará al principal fabricante de móviles del mundo unos 28.000 euros por violar dos de sus patentes de transmisión de datos inalámbricos. Además, el tribunal obliga a retirar del mercado surcoreano los aparatos, viejos, que utilizan estas patentes: iPhone 3GS y 4 y los dos primeros modelos de iPad. El último teléfono, iPhone 4, se libra de la medida, al igual que la última versión de la tableta.

Samsung tampoco evita la regañina judicial. La sentencia establece que ha infringido una patente de la compañía californiana sobre el uso de los aparatos, al copiar el efecto rebote de la pantalla cuando se llega al final de un documento. El castigo: una indemnización de unos 17.000 euros. Samsung tampoco podrá vender los aparatos que incluyen esta tecnología (Galaxy S, Galaxy SII, Galaxy Nexus y Galaxy 10.1), que ya ha sido substituida en los nuevos móviles y tabletas del fabricante, según The Wall Street Journal.

La buena noticia para Samsung es que el juez no ha considerado que haya violado las patentes de diseño de la empresa de Cupertino. Similares sí son (formas alargadas y esquinas), dice el fallo, pero también hay sutiles diferencias (iconos de la pantalla y botón central). Sin embargo, tampoco puede cantar victoria, porque el fallo puede ser recurrido por ambas partes.

"La decisión de hoy afirma nuestra posición de que una sola empresa no puede monopolizar rasgos genéricos de diseño", ha asegurado Samsung en un comunicado divulgado tras conocerse el veredicto, que recoge la agencia EFE.

La compañía interpuso esta demanda contra Apple en su país, y en bastantes más, en respuesta a la presentada por el fabricante de los Mac en Estados Unidos en abril del año pasado. Este último jucio se ha celebrado en un tribunal de San José este verano y está a la espera del veredicto del jurado, que empezó las deliberaciones el miércoles. Su resultado determinará el enorme mercado de la telefonía móvil en EE UU.

Fuente:

El País Ciencia

15 de febrero de 2012

Estudia gratis y en línea ¡en el MIT!

MIT campus

El centro no exige ningún requisito para entrar más allá de tener conocimientos en matemáticas y ciencias.

El Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos, una de las universidades mejor catalogadas del mundo, busca a alumnos de todo el mundo para que estudien gratuitamente en su primer curso "totalmente automatizado".

El curso de electrónica arrancará en marzo, será gratuito y según la institución es el primero en su clase, ya que puede estudiarse y evaluarse a través de internet. to, el MIT dice querer "sacudir las barreras de la educación" y en un futuro pretende lanzar cursos similares en ramas como la biología, matemáticas y física.

Novedad

Aunque la universidad ya cuenta con cursos en línea, la novedad de esta propuesta es que todos son bienvenidos, ya que no hay que pagar ni cumplir muchos requisitos (más allá de tener nociones de matermáticas y ciencias) para hacer el curso y obtener un certificado de estudios homologado por el MIT.

El MIT, junto con otras universidades punteras, ya cuelga en internet los materiales de sus cursos, pero el proyecto MITx supone un paso adelante en la medida en que crea un curso acreditado específico para estudiantes a través de internet.

Los materiales de estudio y las calificaciones se entregan a través de la red.

El curso

Antes de Navidad, la universidad anunció su intención de crear MITx y este lunes dieron a conocer cómo lo pondrían en práctica.

El curso 6.002x: Circuitos y Electrónica, está basado en el curso con el mismo nombre que ofrece la universidad en su campus.

"Esta no es una versión aguada del curso que damos en el campus o algo menos intensivo", dijo el portavoz del centro.

La principal diferencia es que la versión del MITx ha sido diseñada para estudiantes a través de internet, con un laboratorio y libros de texto virtuales, así como foros de discusión y vídeos que equivalen a las clases impartidas.

Se estima que los estudiantes deberán invertir unas 10 horas a la semana hasta el mes de junio.

MIT

El curso en línea se basa en el curso con el mismo nombre que la universidad ofrece en su campus.

Anant Agarwal, director del Laboratorio de Ciencia computacional e Inteligencia Artificial, será uno de los profesores del curso y explicó que éste ha sido diseñado para que sea "entretenido".

"Tendrá ejercicios interactivos para comprobar que los alumnos han entendido", apuntó.

"Código de honor"

En este estadio de prueba, los exámenes a través de internet dependerán de un "código de honor" en el que los estudiantes tendrán que comprometerse a comportarse honestamente.

Pero en el futuro, dice la universidad, se establecerán mecanismos para comprobar la identidad y verificar el trabajo realizado.

El rector del MIT, Rafael Reif, explicó que la universidad quiere usar este experimento para analizar qué es lo que puede ser enseñado a través de cursos en internet y qué debería ser reforzado con interacciones individuales.

Para empresas

Estudiar online

En este curso de prueba la universidad confiará en que los estudiantes no hagan trampas en los exámenes en línea.

Reif señaló que este tipo de formación podría ser de utilidad para entrenar a empleados.

"Es muy posible que empleadores quieran saber sobre estos cursos", señaló.

Pero un aspecto a definir en el futuro es el precio, teniendo en cuenta que los estudiantes asistenciales en las mejores universidades estadounidenses pagan cuotas anuales superiores a los US$50.000.

Por ello el MIT hace una distinción entre el certificado que ofrece a los estudiantes a través de internet y aquellos que hicieron el curso en el campus, y dará a estos últimos la posibilidad de acceder al material que oferta el MITx.

Un paso adelante en la eduación en línea

Algunos señalan que proyectos como éste son un paso adelante en el desarrollo de la educación virtual.

Según el MIT, la institución sólo consigue enseñar a una pequeña fracción de la gente que está interesada en estudiar en el centro, por lo que desarrollar servicios paralelos a través de internet les permitiría llegar a un grupo mayor de estudiantes a nivel internacional.

Cada vez más universidades imparten clases a través de la red o cuelgan materiales en sus páginas.

El servicio iTunes U, la versión académica de iTunes, tiene actualmente más de 500.000 clases colgadas en la red para que los estudiantes las puedan descargar.

Se estima que la Universidad Abierta y la Universidad de Stanford han tenido más de 40 millones de descargas de clases colgadas en la red.

Fuente:

BBC Ciencia

10 de enero de 2012

Nanotubos de carbono para la electrónica del futuro

Nanotubo de carbono.| Wikipedia.

Nanotubo de carbono.| Wikipedia.

Los nanotubos de carbono son nanoestructuras compuestas exclusivamente por átomos de carbono que presentan propiedades inusuales, muy valiosas para diseñar nuevos dispositivos electrónicos, ópticos o fabricar nuevos materiales. Ramón Aguado (http://www.icmm.csic.es/raguado) investiga en el Instituto de Ciencias de Materiales de Madrid (CSIC) las propiedades cuánticas de nanoestructuras tales como estos sorprendentes nanotubos de carbono, utilizando modelos matemáticos.

Ramón Aguado. | (ICMM-CSIC)

Ramón Aguado. | (ICMM-CSIC)

Mónica Luna.- ¿Qué es un nanotubo de carbono?

Ramón Aguado.- A partir de un mismo elemento químico es posible tener sistemas muy diferentes dependiendo de cómo se unan los átomos. En el caso del carbono, se pueden formar varios tipos de estructuras con propiedades radicalmente distintas; pensemos en lo poco que se parecen entre sí un trozo de carbón amorfo y un diamante. Pues bien, en los últimos años hemos aprendido que es posible tener una nueva estructura estable, denominada grafeno, en la que los átomos de carbono forman una lámina que tiene un solo átomo de grosor. Un nanotubo es una lámina de grafeno que se enrolla sobre sí misma para formar un tubo. El diámetro de estos tubos es de apenas 1 nanómetro (un millón de veces más pequeño que un milímetro), pero, sin embargo, su longitud puede ser de varios centímetros. Nunca antes se había conseguido fabricar un tubo molecular con una proporción tan alta entre longitud y diámetro.

Nanotubo de carbono.| Wikipedia

Nanotubo de carbono.| Wikipedia

M. L.- ¿Por qué han despertando tanto entusiasmo estas nanoestructuras?

R. A.- Lo realmente excepcional de los nanotubos de carbono son sus propiedades mecánicas y eléctricas. Es el material más duro que se conoce, más incluso que el diamante. Un cable de un cm cuadrado de sección de este material soportaría un peso de más de mil toneladas. El equivalente de un cable de acero estaría en torno a las 10 toneladas. Además, por si fuera poco, tienen propiedades electrónicas excepcionales. La resistencia eléctrica es extremadamente baja, debido a que los electrones apenas colisionan en su camino. Esto hace que los nanotubos tengan altísimas movilidades electrónicas y soporten densidades de corriente eléctrica miles de veces más grandes que los mejores cables de cobre.

M. L.- ¿Cómo se pueden aprovechar estas propiedades tan ventajosas?

Nanotubos de carbono crecidos de forma alineada.| Wikipedia.

Nanotubos de carbono crecidos de forma alineada.| Wikipedia.

R. A.- Al ser un conductor eléctrico tan excelente podría ser una solución a uno de los problemas actuales de la industria de la microelectrónica, que es la generación de calor. A medida que se reduce el tamaño de los componentes electrónicos y éstos son más rápidos, se genera más calor por lo que hay que buscar otros materiales para construir estos nuevos transistores cada vez más pequeños.

M. L.- Aparte de la generación del calor, otro problema de la miniaturización es la aparición de efectos cuánticos.

R. A.- Efectivamente, el último transistor que acaba de anunciar INTEL tiene un tamaño de puerta de 22 nanómetros y anuncian tamaños de 10 nanómetros para el 2015. Esto significa que la industria está al límite miniaturizar sus transistores a tamaños cercanos al de un átomo. A estas escalas, los efectos cuánticos aparecen de manera natural. Para explicarlo de manera sencilla, los electrones dejan de comportarse simplemente como cargas eléctricas y se comportan cuánticamente, como ondas que pueden atravesar obstáculos e interferir. Cuando esto ocurre las leyes clásicas que rigen un circuito eléctrico dejan de ser válidas. Mi trabajo consiste en estudiar estos efectos cuánticos y entenderlos, de manera que podamos llegar a utilizar estas nuevas propiedades en nuestro beneficio diseñando nuevos transistores y dispositivos cuánticos, en vez de verlas como un contratiempo. Este campo de investigación se denomina nanoelectrónica cuántica. Uno de sus objetivos más ambiciosos es la creación de bits cuánticos (qubits) que son el equivalente de los ceros y unos de la electrónica actual pero en versión cuántica. Una opción muy prometedora para conseguirlo se basa en utilizar los electrones en un nanotubo o, en general, en nanoestructuras denominadas puntos cuánticos en las que los electrones están confinados.

M. L.- ¿Qué ventajas tendríamos al utilizar estos bits cuánticos?

R. A.- Los qubits permiten realizar operaciones que son imposibles o extremadamente lentas con un ordenador actual como, por ejemplo, factorizar un número muy grande en sus factores primos. Gran parte de los algoritmos de encriptación en las tarjetas de crédito se basan en estas factorizaciones. Esto es sólo un ejemplo, se estudian también memorias cuánticas, puertas lógicas cuánticas, etc.

Nanotubo entre electrodos. L. Kouwenhoven,| Universidad de Delft (Holanda)

Nanotubo entre electrodos. L. Kouwenhoven,| Universidad de Delft (Holanda)

M. L.- ¿Nos puede explicar de manera sencilla cómo se consigue un bit cuántico en un nanotubo?

R. A.- Hay varias formas de construir qubits en nanotubos. Una opción es usar el espín de los electrones. El espín es una propiedad física que tienen las partículas relacionada con la rotación de la partícula en torno a sí misma. En el caso de los electrones, este espín puede tener dos valores, que tendrían un papel semejante al 0 y al 1 de los bits actuales.

M. L.- ¿Estamos cerca de conseguir realizar bits cuánticos en un circuito?

R. A.- Me agrada particularmente esta pregunta ya que es importante destacar que esto no es algo abstracto que sólo existe en nuestras ecuaciones. Hay muchos laboratorios en el mundo que ya son capaces de construir y manipular de manera controlada estos qubits. También creo que es importante recalcar que ya hay muchísimas tecnologías que se basan en la física cuántica. Su impacto en nuestras vidas cotidianas es altísimo. Pensemos, por ejemplo, en el láser o en la resonancia magnética nuclear. Volviendo a la pregunta, estamos en un momento en el que hemos pasado de utilizar propiedades cuánticas en sistemas de muchos átomos, como en los dos ejemplos que acabo de mencionar, a ser capaces de manipular a voluntad las propiedades de electrones individuales. Algo, sin lugar a duda, fascinante.

M. L.- ¿Qué utilidad puede tener el poder manipular electrones individualmente?

Electrones girando alrededor de un nanotubo.| R. Aguado.

Electrones girando alrededor de un nanotubo.| R. Aguado.

R. A.- Puedo darle, como ejemplo, los resultados de una reciente investigación que acabamos de publicar. La combinación de las propiedades del espín del electrón con las propiedades generadas al girar ese electrón alrededor del nanotubo resulta en una interacción capaz de producir importantes cambios en dispositivos formados por materiales superconductores. ¡El giro de un solo electrón en le nanotubo es capaz de cambiar el signo de las supercorrientes de billones de electrones en un superconductor!

M. L.- ¿Nos puede avanzar algo de sus investigaciones actuales?

R. A.- Los electrones en el grafeno que forma el tubo se comportan siguiendo las mismas leyes relativistas que rigen en un acelerador de partículas como el del CERN. Esto es algo sorprendente si uno lo piensa detenidamente. Usando este tipo de analogías en sistemas similares formados por nanohilos superconductores se ha predicho teóricamente que se podrían crear partículas iguales a sus antipartículas, estas partículas se denominan fermiones de EnlaceMajorana. Esto ha desencadenado una gran actividad en laboratorios punteros tales como los de Delft (Holanda) o Harvard (Estados Unidos) para detectar estas partículas en nanohilos y ganar así la carrera a los expertos en neutrinos (los neutrinos son probablemente fermiones de Majorana pero todavía nadie lo ha podido probar experimentalmente). Este es, en mi opinión, uno de los aspectos más fascinantes de estos sistemas de los que hemos hablado: no sólo pueden tener aplicaciones prácticas revolucionarias sino que, además, sirven como sistemas ideales en donde se puede estudiar física a nivel muy fundamental.

Fuente:

El Mundo Ciencia

23 de agosto de 2011

Los algoritmos que controlan nuestro mundo


Si estaba esperando que alguien le avisara cuando las computadoras se volvieran más inteligentes que nosotros, ponga cuidado.

No va a existir ninguna suave voz, como la de HAL 9000 (el ordenador de la nave espacial de la película "2001: Odisea del Espacio"), que nos informe que nuestros servicios humanos ya no son necesarios.

En realidad, nuestros amos electrónicos ya están tomando el control; y lo están haciendo de un modo mucho más sutil que el que sugiere la ciencia ficción.

Su arma: el algoritmo.

Detrás de todo ingenioso servicio web hay un aun más ingenioso código web: desde mayoristas en línea (que calculan qué libros y películas podríamos estar interesados en comprar) hasta el buscador de amigos Facebook y su servicio para etiquetar imágenes, pasando por los motores de búsqueda que guían nuestros pasos en la web.

Son estos procesos computacionales invisibles los que cada vez controlan el modo en que interactuamos con nuestro mundo electrónico.

En la conferencia TEDGlobal del último mes, el exporto en algoritmos Kevin Slavin dio una de las charlas más impactantes del evento, en la que advirtió que "las matemáticas que las computadoras usan para decidir cosas" se estaba infiltrando en todos los aspectos de nuestras vidas.

Entre otros ejemplos mencionó los de un robot limpiador que mapea el recorrido óptimo para asear una casa y de los algoritmos financieros utilizados en los intercambios bursátiles en línea, que cada vez más se hacen con el control de Wall Street.

"Estamos escribiendo estas cosas que ya no somos capaces de leer", dijo Slavin.

"Lo hemos vuelto ilegible. Y hemos perdido la noción de qué es exactamente lo que sucede en este mundo que hemos creado".

El libro de los millones

Los algoritmos pueden ser más ingeniosos que los humanos, pero no necesariamente comparten nuestro sentido de la perspectiva: una falla que se hizo evidente cuando el código que asigna precios en Amazon fue a la guerra consigo mismo a comienzos de este año.

"The Making of a Fly" ("La Creación de una Mosca"), un libro sobre la biología molecular de una mosca, desde que es larva hasta que se convierte en un insecto completo, puede ser una lectura interesante, pero ciertamente no merece un precio de US$23,6 millones.

Portada de "The Making of a Fly"

¿Habrá vendido algún ejemplar a US$23,6 millones?

Esa es la cifra que alcanzó por unos instantes, debido a que los algoritmos que Amazon utiliza para fijar y actualizar los precios comenzaron a competir entre sí.

Es una pequeña muestra del caos que puede causar el hecho de que un programa se vuelva lo suficientemente inteligente como para operar sin supervisión humana, cree Slavin.

"Son algoritmos en conflictos, sin un adulto que los supervise", dijo.

A medida que el código se vuelve más sofisticado sus tentáculos van alcanzando todos los aspectos de nuestras vidas, hasta nuestras elecciones culturales.

Los algoritmos del sitio de alquiler de películas Netflix ya son responsables del 60% de las películas que son pedidas por sus clientes, a medida que nos volvemos menos dependientes de nuestras propias capacidades críticas y del boca a boca y más de lo que Slavin llama la "física de la cultura".

¿Cuánto vale esa película?

La empresa británica Epagogoxi está llevando este concepto hacia su lógica conclusión: utiliza algoritmos para determinar si una película será exitosa.

Toma una serie de variables (el guión, la trama, las estrellas que actúan en ella, la ubicación) y las cruza con datos sobre las ventas de otras películas similares para determinar cuánto dinero generará.

El sistema, de acuerdo con el director ejecutivo de la empresa Nick Meany, ha "ayudado a los estudios a decidir si hacer o no una película".

En el caso de un proyecto, al que se le había asignado un presupuesto de casi US$300 millones, el algoritmo estimó que sólo recaudaría unos US$50 millones, por lo que sencillamente no valía la pena iniciar la producción.

Letrero de Hollywood

Hasta hay un algoritmo para decidir si vale la pena o no hacer una película.

Para otra película, determinó que la cara estrella que el estudio había preseleccionado para el rol protagónico no redituaría más que si convocaban a una figura menos conocida.

Este enfoque más bien clínico ha fastidiado a quienes creen que se opone a su idea de que sus películas favoritas han sido hechas de una forma más creativa, orgánica.

Meaney se apura en mencionar que los algoritmos no tienen un rol tan protagónico en Hollywood.

"Las películas se hacen por muchos motivos y se nos asigna más influencia de la que en realidad tenemos cuando se dice que nosotros decidimos qué filmes se producen".

"No les decimos cómo tiene que ser la trama. El estudio utiliza nuestros datos como una valiosa información de negocios. Ayudamos a la gente a tomar decisiones difíciles, ¿y por qué no?", dijo.

A pesar de esto, el estudio con que Epagogix ha trabajado por los últimos cinco años pidió no ser mencionado. Meaney dice que es un asunto "delicado".

Una memoria en la red

Si los algoritmos tuvieran un salón de la fama, la principal estrella sería Google.

Su famoso código secreto ha lanzado al gigante de los buscadores a su actual posición como una de las compañías más poderosas del mundo.

Nadie duda de que su sistema ha hecho el acto de buscar algo mucho más fácil, pero sus críticos se preguntan desde hace tiempo a qué costo.

Algoritmo

"Conjunto ordenado y finito de operaciones que permite hallar la solución de un problema"

Diccionario de la Real Academia Española

En su libro "The Filter Bubble" ("La Burbuja del Filtro") Eli Pariser se pregunta en qué medida el algoritmo de Google recolecta nuestros datos personales y da forma, consecuentemente, a la web que vemos.

Por su parte, psicólogos de la Universidad de Columbia, Estados Unidos, presentaron recientemente un estudio que muestra que el uso cada vez más frecuente de motores de búsqueda está cambiando el modo en que los humanos pensamos.

"Desde que aparecieron los buscadores estamos reorganizando la forma en que recordamos las cosas. Nuestros cerebros se apoyan en internet como una fuente de memoria, del mismo modo en que nos apoyamos en la memoria de nuestros amigos, familiares o colegas", dijo la autora del trabajo, Betsy Sparrow.

Ella dice que cada vez más recordamos dónde puede encontrarse cierta información en vez de la información misma.

Desplome repentino

En los mercados financieros, los programas informáticos se están volviendo los actores protagónicos, con sus algoritmos que procesan datos para decidir qué comprar y qué vender.

Hasta el 70% de los intercambios de Wall Street son ejecutados por las llamadas black box (cajas negras) o algo-trading (intercambios basados en algoritmos).

Esto implica que junto a los sabios muchachos de la bolsa, los bancos y empresas bursátiles emplean a miles de sabios físicos y matemáticos.

Pero hasta la precisión de las máquinas, alimentada por los humanos magos del código, es incapaz de garantizar que las cosas funcionen sin sobresaltos.

Operadores en la bolsa de Nueva York

Atónitos ante sus colegas cibernéticos.

En el llamado Flash Crash (Desplome Repentino) del 6 de mayo de 2010, una caída de cinco minutos en los mercados generó un momento de caos generalizado.

Un operador deshonesto fue acusado de una caída del 10% en el índice Dow Jones, pero en realidad el culpable fue un programa informático que el operador estaba utilizando.

En tan solo 20 minutos el algoritmo vendió 75.000 acciones por un valor de US$4.300 millones, haciendo que otros algoritmos lo siguieran.

Al igual que un miembro biónico puede extender la fuerza y resistencia humanas, el mercado electrónico exhibió su capacidad de exagerar y acelerar pequeñas variaciones.

Nadie ha sido capaz de determinar exactamente qué sucedió, y el mercado se recuperó minutos más tarde.

El caos obligó a los reguladores a introducir interruptores para detener la actividad bursátil en caso de que las máquinas comiencen a portarse mal.

Los algoritmos de Wall Street pueden ser el equivalente cibernético de los yuppies de los '80, pero a diferencia de los humanos no exigen gemelos de plata, cigarros y champagne. Lo que quieren son conexiones veloces.

Spread Networks ha estado construyendo una de esas conexiones de fibra óptica, capaz de reducir en 3 microsegundos el intercambio de información entre las bolsas de Chicago y Nueva York, distantes 1.327km.

Por su parte, un cable de fibra óptica transatlántico, que va desde Nueva Escocia, en Canadá, hasta Somerset en el Reino Unido, está siendo desplegado para que puedan operar los algoritmos bursátiles y será capaz de enviar acciones de Londres a Nueva York en 60 milisegundos.

"Estamos recorriendo Estados Unidos con dinamita y sierras para cortar roca, así un algoritmo puede cerrar un trato tres microsegundos más rápido, todo para un sistema de comunicación que ningún humano jamás tocará", dijo Slavin.

A medida que los algoritmos extienden su influencia más allá de las máquinas y se vuelven capaces de transformar su entorno, puede que se vuelva hora de determinar exactamente cuánto saben y si todavía estamos a tiempo de domesticarlos.

Tomado de:

BBC Ciencia

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15 de diciembre de 2010

Crean computadoras "vivas"

Un trabajo realizado por investigadores de la Universidad Pompeu Fabra (UPF) ha demostrado que, mediante múltiples combinaciones de células modificadas con ingeniería genética, se pueden conseguir sistemas biológicos con capacidad de decisión según unos criterios predefinidos. Esto permitirá generar "ordenadores vivos" mucho más complejos de los que se habían conseguido hasta ahora, capaces de tomar decisiones de manera autónoma pero basándose en instrucciones previas, programadas.

El trabajo, que se publica en la revista Nature, suponeun importante avance en el campo de la biología sintética, y se ha realizado gracias a la estrecha colaboración entre un grupo de biología teórica, el Laboratorio de Sistemas Complejos, dirigido por Ricard Solé, y un grupo de biología experimental, la Unidad de Señalización Celular, que dirige Francesc Posas.

Hasta hoy los científicos había intentado diseñar ordenadores vivos a partir de los conceptos básicos de la electrónica, con la dificultad de que la conexión entre diferentes partes de un circuito no se podía conseguir mediante un cable que transmite la electricidad entre elementos separados en el espacio cuando se trata de un sistema vivo.

En este trabajo se ha resuelto el problema con una nueva teoría que permite construir circuitos sofisticados utilizando células vivas como unidades básicas y muy pocas conexiones. Así, se ha conseguido crear un conjunto de células capaces de detectar y de interpretar señales y que se pueden combinar de forma flexible entre ellas. Como si de las piezas de un LEGO se tratara, el sistema permite que las diferentes células puedan reutilizarse para formar nuevos circuitos.

En otras palabras, es un sistema que permite crear muchos circuitos diferentes con un mínimo de células existentes. Además, una vez un circuito está establecido para programarlo basta añadir un determinado compuesto en el medio de cultivo en el que se encuentra. Los resultados se podrían aplicar en la detección de moléculas y su posterior degradación dirigida, así como para para el diseño de poblaciones celulares con capacidad de comportarse como tejidos artificiales.

Fuente:

Muy Interesante

25 de noviembre de 2010

Crean una nueva fuente de luz: el superfotón

Hasta ahora los científicos pensaban que desarrollar una fuente completamente nueva de luz era una tarea imposible.

Pero físicos de la Universidad de Bonn, Alemania, lograron crear un "superfotón", un nuevo estado de la materia consistente de fotones o partículas de luz.

El superfotón ayudará a crear microchips más poderosos y pequeños.

Tal como explican los investigadores en la revista Nature, el método podría potencialmente abrir una nueva gama de aplicaciones, como el diseño de nuevos tipos de rayos láser y la fabricación de chips más poderosos.

Lo que los científicos lograron crear es un Condensado de Bose-Einstein (BEC en sus siglas en inglés) -un estado de agregación de la materia que se da a temperaturas extremadamente bajas- consistente sólo de partículas de luz.

En el pasado se había logrado crear BEC con distintos átomos, concentrando un número de éstos en un espacio compacto hasta formar una "super partícula".

Aunque se pensaba que el método podría usarse también para crear BEC con partículas de luz hasta ahora había sido imposible.

Esto se debía a que cuando los fotones se enfriaban, desaparecían y por lo tanto había sido imposible concentrarlos en un mismo espacio.

Pero el profesor Martin Weitz y su equipo lograron superar ese problema. Y lo lograron utilizando un par de espejos.

Calor de la luz

Cuando encendemos un bombillo los filamentos de tungsteno se calientan para que éste empiece a brillar, primero con luz roja, después amarilla, y finalmente con tonos azulados.

Los físicos que crearon el superfotón (Foto:Volker Lannert / U. de Bonn)

El superfotón fue creado por físicos de la Universidad de Bonn.

De la misma forma, cuando la luz "se enfría" deja de brillar en el rango visible y comienza a emitir partículas en el rango infrarrojo invisible. Y el número de fotones disminuye gradualmente a medida que la temperatura se reduce.

Por eso, explican los científicos, había sido tan difícil obtener la cantidad requerida de partículas de luz frías para crear un nuevo BEC de fotones.

Ahora los investigadores superaron el problema utilizando dos espejos altamente reflectantes para mantener rebotando a un rayo de luz.

En las superficies de los espejos colocaron pigmentos con los cuales los fotones chocaban periódicamente y en cada una de estas colisiones las moléculas del pigmento se "tragaban" a los fotones y después los "escupían".

Esto logró que los fotones, que no tienen masa, se comportaran como partículas con masa.

"Durante este proceso los fotones asumieron la temperatura del fluido" explica el profesor Weitz.

"De esta forma logramos que se enfriaran a temperatura ambiente sin que desaparecieran en el proceso", agrega.

Circuitos más finos

Los investigadores incrementaron la cantidad de fotones chocando entre los espejos alterando la solución de pigmento y así lograron enfriar suficientes partículas de luz para condensarlas en un superfotón.

Según Jan Klars, otro de los físicos involucrados en el estudio, el nuevo super fotón es similar a un láser, pero con una ventaja importante.

"Actualmente no hemos logrado producir un láser que genere luz de onda corta, por ejemplo como la de luz ultravioleta o de rayos X" .

"Con el nuevo BEC de fotones esto podría, y debería, ser posible", agrega.

Los científicos afirman que el hallazgo podrá ser utilizado por ejemplo, para diseñar chips más potentes. En el diseño de materiales semiconductores se usan rayos láser, pero la finura de estas estructuras se ve limitada por la onda larga de la luz láser que existe actualmente.

"Es como tratar de firmar una carta con un pincel de pintor" dicen los científicos.

Con el nuevo superfotón, agregan, se podrán crear circuitos mucho más complejos y finos sobre la misma superficie de silicio de los actuales chips, lo que permitirá nuevas generaciones de microprocesadores de alta velocidad.

Y también podrá aplicarse a otros campos, como la espectroscopía.

Fuente:

BBC Ciencia & Tecnología

6 de octubre de 2010

Tres científicos reciben el Nobel de Química por su trabajo con moléculas

¿Creadores de la piedra filosofal?

No, no transformaron cosas en oro, como pretendían los antiguos alquimistas… o bueno, sí. Pero el camino es más complejo y ese oro sería el de las reservas que respaldan a las monedas de diversos países.

Hoy, el premio Nobel de Química fue atribuido dos japoneses y un estadounidense por haber creado las herramientas más sofisticadas de la química orgánica, abriendo así el camino para la elaboración de moléculas fundamentales para, por ejemplo, tratamientos contra el cáncer, diversos productos electrónicos y plásticos revolucionarios.

El comité Nobel galardonó a Richard Heck (de 79 años), Ei-ichi Negishi (75) y Akira Suzuki (80) por sus investigaciones sobre “el acoplamiento cruzado del paladio catalizado”, un conjunto de reacciones químicas del carbono obtenidas gracias a un catalizador que utiliza ese metal.


La gama infinita

La química orgánica es la química del carbono y es tan diversa y compleja que merece estar apartada de las químicas de cualquier otro de los elementos que se encuentra en la tabla periódica.

De entrada, se llama orgánica porque es la química que, en un principio, estudió de qué estamos hechos los seres vivos. Y descubrió que en esencia estamos hechos de carbón.

Así que si usted se pregunta cuál es su relación con una bacteria, los diamantes, el grafeno por cuya síntesis le dieron el Nobel ayer a dos físicos, la gasolina con la que se mueve su coche, el gas con el que calienta el té, el té mismo y la bolsita que lo contiene y la vida que casi con toda seguridad existe en el planeta similar a la Tierra que se encuentra a 20.5 años luz de distancia, la respuesta es:

Todos estamos hechos de carbono


Desde luego que formar el material más duro que se conoce, un gas, una película monoatómica, un cuaderno o todo un bicho, los átomos de carbono se juntan entre sí y con átomos de otros materiales en una gama tan inmensa de posibles combinaciones que prácticamente se puede considerar infinita.

Lo que hicieron los tres ganadores del Nobel de Química fue encontrar la forma de producir algunas de esas combinaciones de forma ordenada y dirigida, es decir, permitieron sintetizar moléculas específicas bajo diseño.

Qué hacen estos nuevos alquimistas

Cada uno de los laureados dio su nombre a un tipo de reacción química. “La reacción Heck, la reacción Negishi y la reacción Suzuki tienen una gran importancia para los químicos, ya que permiten la creación de elementos químicos cada vez más complejos”, señaló el jurado.

Pero los tres tipos de reacciones tienen algo en común, la catálisis con Paladio, que podría entonces considerarse la piedra filosofal con la que, gracias al trabajo de los premiados, los químicos elaboran moléculas.

Un proceso catalizado es aquel que requiere mucha menos energía para obtener los mismos resultados que uno no catalizado.

Por ejemplo, cada vez que usted respira lleva a cabo varios procesos catalíticos para quemar azúcar hasta transformarla en agua y dióxido de carbono y no necesita llegar siquiera a la temperatura a la que pone un sartén para hacer caramelo en lo que sería una combustión mucho menos completa.

Otra ventaja de la catálisis es que puede ser dirigida, específica. Si usted, en lugar catalizar, alcanzara la temperatura necesaria para quemar el azúcar acabaría totalmente convertido en dióxido de carbono, agua, óxidos nitrosos y cenizas.

Así pues, las reacciones Heck, Negishi y Suzuki (que por cierto, son bastante más toscas que las que usted realiza al respirar) permiten sintetizar compuestos orgánicos específicos como, por ejemplo, la diazomanida A, eficaz en el tratamiento de las células cancerosas del colon y que, de no ser sintetizada habría que extraer de un pequeño invertebrado marino de Filipinas, y de la dragmacidina F, un antiviral utilizado en tratamientos de herpes y SIDA y que, además de los químicos orgánicos, sólo la elabora una esponja marina italiana.

Y esos son sólo dos ejemplos de la multitud de sustancias que el trabajo de estos tres químicos ha permitido elaborar

Al fin y al cabo, sí es oro

“Los descubrimientos de Richard Heck, Ei-ichi Negishi y Akira Suzuki son ya de gran importancia para la humanidad. No obstante, si se toman en cuenta los desarrollos en curso en los laboratorios de todo el mundo, esas reacciones serán probablemente todavía más importantes en el futuro”, vaticinó el jurado del Nobel.

Si ayer se hacía énfasis en la multitud de aplicaciones posibles del grafeno, hoy no podríamos multiplicarlas por 100, ya que las reacciones catalizadas con paladio han permitido obtener sustancias útiles en áreas como la farmacéutica, la agronomía, la industria del vestido y, por supuesto, las pantallas planas.

Por cierto, el profesor Suzuki, que fue felicitado junto a Negishi por el primer ministro japonés Naoto Kan, exhortó a su país a invertir más en el ámbito de la ciencia ya que “sólo puede prosperar gracias a los esfuerzos de su población para acrecentar sus conocimientos”… Sí eso lo dicen para la prosperidad de Japón que no podríamos decir acá.

Fuentes:

El Economista (México)

El Comercio (Perú)


5 de octubre de 2010

¿Qué es el grafeno?

Hasta hace unos días, prácticamente nadie había oído hablar del grafeno. Esta situación ha cambiado después de que la Real Academia de las Ciencias sueca premiara con el Nobel de Física a dos científicos rusos por sus investigaciones sobre este material.


.En la imagen, estructura de una membrana de grafeno realizada por la Universidad de Berkeley. Geim y Novoselov son los creadores del material que podría destronar al silicio.

El grafeno es un material biodimensional que cuenta con sólo un átomo de grosor. Su estructura laminar plana de grafito está compuesta de átomos de carbono que forman una red hexagonal. Elsa Prada, investigadora del Instituto de Ciencia de Materiales del CSIC, destaca que es la membrana más fina creada hasta el momento.

Su apariencia puede parecer frágil y delicada ya que a simple vista el grafeno es como una tela transparente y flexible. Sin embargo, se trata de un material extremadamente resistente que además sirve de conductor de la electricidad.

Las aplicaciones del grafeno aún estar por determinar aunque algunos expertos ya apuntan sus usos en el campo electrónico –dadas sus extraordinarias propiedades conductoras y semiconductoras–, la futura construcción de ascensores espaciales, pasando por la fabricación de corazas humanas de seguridad (un chaleco antibalas, por ejemplo).

Uno de los campos donde el material parece ser más prometedor es en la industria de semiconductores. Este sector tiene la intención de construir ordenadores mucho más rápidos que los de hoy en día gracias al desarrollo de microprocesadores con transistores de grafeno.

El principal impedimento en la construcción de microprocesadores es la presión. Los materiales usados para fabricar los transistores no sólo deben tener excelentes propiedades eléctricas, sino que también deben ser capaces de sobrevivir a la tensión a que se ven sometidos durante el proceso de fabricación y al calentamiento generado por repetidas operaciones.

El proceso utilizado para estampar conexiones eléctricas metálicas en los microprocesadores, por ejemplo, ejerce una tensión que puede provocar el fallo de los chips. Precisamente, el grafeno ha sido el material que mejor ha soportado todo este procedimiento.

Fuentes:

RPP Noticias (Perú)

La Razón (España)

5 de marzo de 2010

Marco Histórico de las Computadoras


Viernes, 05 de marzo de 2010

Marco Histórico de las Computadoras

Por toda la historia, el desarrollo de máquinas matemáticas ha ido de mano en mano con el desarrollo de computadoras. Cada avance en uno es seguido inmediatamente por un avance en el otro. Cuando la humanidad desarrolló el concepto del sistema de conteo en base diez, el abacus fue una herramienta para hacerlo más fácil. Cuando las computadoras electrónicas fueron construidas para resolver ecuaciones complejas, campos como la dinámica de fluidos, teoría de los números, y la física química floreció.

500 a.C. - 1822 d.C.

Esta sección comienza desde la aparición del abacus en China y Egipto, alrededor de 500 años a.C. hasta la invención del Motor Diferencial por Charles Babbage, en 1822. El descubrimiento de los sistemas por Charles Napier, condujo a los avances en calculadoras. Por convertir multiplicación y división en suma y resta, un número de máquinas (incluyendo la regla deslizante) puede realizar estas operaciones. Babbage sobrepasó los límites de la ingeniería cuando inventó su motor, basado en este principio.

En esta etapa se inventaron las siguientes:

El ábaco

El ábaco fue la primera máquina conocida que ayudaba a ejecuta computaciones matemáticas. Se piensa que se originó entre 600 y 500 a.C., o en China o Egipto. Pelotas redondas, usualmente de madera, se resbalaban de un lado a otro en varas puestas o alambres, ejecutaban suma y substracción. Como una indicación de su potencial, se usa el ábaco todavía en muchas culturas orientales hoy en día.

Napier Bones

Justo antes de morir en 1617, el matemático escocés John Napier (mejor conocido por su invención de logaritmos) desarrolló un juego de palitos para calcular a las que llamó "Napier Bones." Así llamados porque se tallaron las ramitas de hueso o marfil, los "bones" incorporaron el sistema logarítmico. Los Huesos de Napier tuvieron una influencia fuerte en el desarrollo de la regla deslizante (cinco años más tarde) y máquinas calculadoras subsecuentes que contaron con logaritmos.

Regla deslizante

En 1621 la primera regla deslizante fue inventada por el del matemático inglés William Oughtred. La regla deslizante (llamó "Círculos de Proporción") era un juego de discos rotatorios que se calibraron con los logaritmos de Napier. Uno de los primeros aparatos de la informática analógica, la regla deslizante se usó normalmente (en un orden lineal) hasta que a comienzos de 1970, cuando calculadoras portátiles comenzaron a ser más popular.

Calculadora mecánica

En 1623 la primera calculadora mecánica fue diseñada por Wilhelm Schickard en Alemania. Llamado "El Reloj Calculador", la máquina incorporó los logaritmos de Napier, hacia rodar cilindros en un albergue grande. Se comisionó un Reloj Calcualdor para Johannes Kepler, el matemático famoso, pero fue destruido por fuego antes de que se terminara.

Pascalina

En 1642 la primera calculadora automática mecánica fue inventada por el matemático francés y filósofo Blaise Pascal. Llamado la "Pascalina", el aparato podía multiplicar y substraer, utilizando un sistema de cambios para pasar dígitos. Se desarrolló la máquina originalmente para simplificar al padre de Pascal para la recolección del impuesto. Aunque el Pascaline nunca fue un éxito comercial como Pascal había esperado, el principio de los cambios era fue útil en generaciones subsecuentes de calculadoras mecánicas.

Lea el artículo completo en:

Monografias

14 de enero de 2010

¿Se hace posible la teletransportación?



Jueves, 14 de enero de 2010

¿Se hace posible la teletransportación?

Al parecer sí, pero en el mundo cuántico



Entrelazamiento

La tecnología para teletransportarse es un clásico en la ciencia-ficción, aunque no parece que en la realidad se vaya a disfrutar dentro de poco. Al menos en el mundo macroscópico. Ahora, un equipo internacional de científicos asegura haber demostrado que dos partículas separadas en instrumentos sólidos pueden entrelazarse cuánticamente. Este tipo de entrelazamiento, que permite teletransportar un estado cuántico de un lugar a otro, ya había sido probado con fotones en sistemas ópticos. En este experimento, que se publicará en Physical Review Letters, se emplearon electrones en un circuito superconductor.

Este fenómeno, tanto en su versión óptica como en la que sucede en circuitos sólidos, tiene aplicaciones para la construcción de ordenadores cuánticos, unas máquinas que multiplicarían la capacidad de las actuales. Sin embargo, los investigadores creen que la versión sólida será más fácil de utilizar en aparatos electrónicos.

El cambio de las computadoras regidas por física macroscópica a los ordenadores cuánticos un campo en el que trabaja el español Ignacio Cirac conseguiría aprovechar el hecho de que la física cuántica permite que las propiedades de un elemento tomen varios valores a la vez, multiplicando la potencia de cálculo.

Además, la transmisión de información a través de fenómenos como el entrelazamiento haría las comunicaciones más seguras. Si alguien no autorizado intentase observar la información, la destruiría.

Fuente:

Publico.es

8 de diciembre de 2009

Construyen transistor de un sólo átomo


Miércoles, 09 de diciembre de 2009


Construyen transistor de un sólo átomo

¿Qué es un transistor?

El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término "transistor" es la contracción en inglés de transfer resistor ("resistencia de transferencia"). Actualmente se los encuentra prácticamente en todos los artefactos domésticos de uso diario: radios, televisores, grabadoras, reproductores de audio y video, hornos de microondas, lavadoras, automóviles, equipos de refrigeración, alarmas, relojes de cuarzo, computadoras, calculadoras, impresoras, lámparas fluorescentes, equipos de rayos X, tomógrafos, ecógrafos, reproductores mp3, celulares, etc.


transistor1atom


Investigadores de la Universidad Tecnológica de Helsinki (Finlandia), Universidad de New South Wales (Australia), y la Universidad de Melbourne (Australia) han conseguido crear un transistor funcional de un solo átomo.

Los transistores más pequeños de hoy (nanotransistores, como los que se empaquetan en los chips) contienen miles de átomos, pero hay varios grupos de científicos que trabajan en reducciones de escala que llevan los transistores a tamaños de apenas unos átomos, incluso de uno solo. Una de las maneras de hacer un transistor de un solo átomo es colocar este átomo entre dos electrodos, lo cual requiere que se logre primero construir un artefacto con dos caras de metal (los electrodos) separadas por el espacio de un átomo.

Para lograr esto los investigadores se basaron en el efecto túnel, que en la mecánica cuántica es un fenómeno nanoscópico por el que una partícula viola los principios de la mecánica clásica penetrando una barrera potencial o impedancia mayor que la energía cinética de la propia partícula. De manera que el transistor trabaja mediante el tuneleado energético de electrones entre la fuente y el drenador a través de un átomo de fósforo (Ver: transistores MOSFET). El túnel puede ser suprimido o autorizado controlando la tensión en un metal cerca del electrodo con un ancho de unas pocas decenas de nanómetros.

El detalle es que el núcleo del transistor es en efecto sólo un átomo, pero la parte complementaria, sobre todo el electrodo es muy voluminoso (en términos atómicos) y no deja empaquetar más transistores en un circuito integrado como lo que ya podemos encontrar con la tecnología de semiconductores actuales.

Sin embargo, como explicó el Dr. Möttönen, el equipo no estaba interesado en construir el transistor más pequeño para un equipo clásico, sino más bien un bit cuántico (Qubit) que sería el principio de una computadora cuántica. Aún así el descubrimiento resulta muy importante ya que al pasar corriente eléctrica por un solo átomo, se pueden estudiar los fenómenos que surgen en condiciones de tamaño extremo.

Por primera vez, los investigadores pudieron observar el “espín hacia arriba” y “espín hacia abajo”, que se traducen en “1″ y “0″ respectivamente para un átomo de fósforo. Este es otro paso importante hacia el control de estos estados y en última instancia, la realización de un bit cuántico estable.

Link: Scientists build ’single-atom transistor(Physorg)

Fuente:

Fayer Wayer

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