Universidad de la UBA


Facultad: Ciencias de la Administración


Carrera: Administración


Asignatura: Materia


Cátedra: María Garcia


Alumnos: Apellido, Nombre

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Buenos Aires, 10 de junio de 2010

Índice



Introducción




  1. Historia de la Nanotecnología

    1. Definición de la nanotecnología


  1. Utilidades

    1. Informática a nanoescala

    2. La Miniaturización

    3. Ordenadores cuánticos

      1. Cómo funciona un ordenador cuántico

      1. Otras aplicaciones

    1. Buckyballs / Fullerene


3. Aplicaciones

    1. Beneficios de la Nanotecnología: Corregir la Brecha Digital

    2. Nanotecnología e Internet


Conclusión


Bibliografía











Introducción


El primer estudio que derivó en la actual investigación sobre la nanotecnología, fue el de Von Neuman, en 1940. El científico estudió la posibilidad de crear sistemas que se auto-reproducen como forma de reducir costos, luego de esto numerosos acontecimientos dieron su aporte a la investigación. Así, el físico Richard Feynman, en 1959 propuso fabricar productos sobre la base de un reordenamiento de átomos y moléculas. Otros hechos que demandaron atención fueron las propuestas de las películas “Viaje alucinante” y “Cariño he encogido a los niños”, el descubrimiento de los Buckminsterfullerenes 1 en 1895, y el de Fullerenes 2 en 1996; la transformación de un nanotubo de carbón en un nanolápiz 3 en el 2001, entre otros.

Según la enciclopedia electrónica Wikipedia4, la nanotecnología es un conjunto de técnicas que se utilizan para manipular la materia a escala de átomos y moléculas.

En el presente estudio se explicará mediante una investigación bibliográfica, el origen, las características, las aplicaciones de la nanotecnología. El análisis implica reconocer el interés de este fenómeno desconocido fuera del ámbito científico y tecnológico, como un potencial avance en el ámbito de la informática.
















1,2- Buckminsterfullerenes y Fullerenes: son partículas muy pequeñas de 100 nanómetros, 0,1 micrómetros de diámetro, mejor conocidas como nanopartículas, que pueden ser utilizadas para realizar casi cualquier cosa a escala microscópica.

3- Nanolapiz: Es un lápiz a escala nanométrica que se puede utilizar para escribir.

4- “Nanotecnología”. Wikipedia. Disponible en Internet: htt://es.wikipedia.org (08/06/06)


1. Historia de la nanotecnología



Esta nueva tecnología surge con el aporte de Von Neuman en los años 40, con el estudio de la posibilidad de crear sistemas que se auto-reproducen como una forma de reducir costos.

Casi dos décadas después el científico Richard Feynmann, premio Nóbel de física y reconocido como el descubridor de la Nanotecnología, escribe un artículo que analizaba cómo los ordenadores trabajando con átomos individuales podrían consumir muy poca energía y conseguir velocidades asombrosas. En ese mismo año da un celebre discurso en Caltech (Instituto Tecnológico de California) titulado Al fondo no hay espacio de sobra, en este dijo lo siguiente:

Los principios de la física, tal y como yo los entiendo, no niegan la posibilidad de manipular las cosas átomo por átomo… Los problemas de la química y la biología podrían evitarse si desarrollamos nuestra habilidad para ver lo que estamos haciendo, y para hacer cosas al nivel atómico".

Eso es precisamente lo que hacen los nanotecnólogos, trabajar a escalas tan pequeñas como son los átomos.

En 1966 se realiza la película “Viaje Alucinante”, esta cuenta la travesía de unos científicos que reducen su tamaño al de una partícula y se introducen en el interior del cuerpo humano de un investigador para curarle un tumor. “Viaje alucinante”, una trama de ciencia ficción crea la consideración de los científicos para convertir la ficción en realidad.

En 1985, se descubren los buckminsterfullerenes y más tarde en 1996 Harry Kroto gana el Premio Nóbel por haber descubierto los fullerenes. Los buckminsterfullerenes y fullerenes son partículas muy pequeñas de 100 nanómetros, 0,1 micrómetros de diámetro, también conocidas como nanopartículas 5, que pueden ser utilizadas para realizar casi cualquier cosa a escala microscópica.

En los años ochenta de nuevo el cine vuelve a ocupar un lugar en el desarrollo de la nanotecnología, ya que se realiza la película "Cariño encogí a



5-Nanopartículas: unidades más grandes que los átomos y moléculas. Y poseen características propias.

los niños", que cuenta la historia de un científico que inventa una máquina que puede reducir el tamaño de las cosas utilizando láser.

Un año más tarde se fabrica la guitarra más pequeña el mundo, con un tamaño aproximado de una célula de sangre.

En 1998 se logra convertir a un nanotubo 6 de carbón en un nanolápiz que se puede utilizar para escribir. Y finalmente, en el 2001, James Gimzewski ingresa en el libro de récords Guinness por haber inventado la calculadora más pequeña del mundo.

Estos sucesos fueron algunos de los que marcaron la trayectoria de la nanotecnología. Según la información recopilada de las Web euroresidentes 7, Mípunto 8 y el-planeta 9.




































6- Nanotubos: son una o varias láminas de grafito u otro material enrolladas sobre sí mismas.

7- “historia de la nanotecnología”. Euroresidentes. Disponible en Internet: http://www.euroresidentes.com (08/06/06)

8- “historia de la nanotecnología”. Mi punto. Disponible en Internet: http://www.mipunto.com (08/06/06)

9- “historia de la nanotecnología”. El planeta. Disponible en Internet: http://www.el-planeta.com (08/06/06)

Definición de Nanotecnología


La nanotecnología es un conjunto de técnicas utilizadas para manipular la materia a escala de átomos y moléculas”, según se describe en la enciclopedia virtual Wikipedia10.

La nanotecnología es la tecnología que permite elaborar elementos a escala nanométrica esto es igual a la millonésima parte de un milímetro.

Así como las computadoras 'rompen' la información a su más básica forma, es decir, 1 y 0, la nanotecnología juega con la materia en sus más elementales formas: átomos y moléculas. 

Con una computadora -una vez que la información se ha convertido y organizado en combinaciones de 1 y 0- la información se puede reproducir y distribuir fácilmente. Con la materia, los elementos básicos de la construcción molecular son los átomos, y la combinación de átomos se convierten en moléculas. La nanotecnología le permite manipular estos átomos y moléculas, haciendo posible la fabricación, reproducción y distribución de cualquier sustancia conocida por el hombre, tan fácil y barata como reproducir datos en una computadora”, según se describe en la Web Goliath11.
























10- “Nanotecnología”. Wikipedia. Disponible en Internet: http://es.wikipedia.org. (08/06/06)

11- “Definición de nanotecnología”. Goliath. Disponible en Internet: http://goliath.edu.pe (08/06/06)


2. Utilidades


2.1 Informática a nanoescala


“El desarrollo de los ordenadores estaba habituado a la
Ley de Moore, que afirma que la capacidad de los ordenadores se dobla cada 18 meses. Pero la realidad muestra que, utilizando la tecnología convencional, que utiliza los transistores como pieza básica, este desarrollo alcanzará pronto sus límites. La alternativa para que el progreso no se detenga es crear los dispositivos de almacenamiento a escala molecular, nuevos métodos de cálculo, interruptores moleculares y cables de tubos de carbono estirados. En definitiva, lo que se conoce como ordenadores cuánticos”.

En el 2001 los investigadores de IBM crearon un circuito capaz de ejecutar cálculos lógicos simples mediante un nanotubo de carbono auto ensamblado.

La empresa más cercana de diseñar una tecnología que remplazaría a los actuales procesadores es Hewlett-Packard (HP). Hace unos meses lograron que una nueva técnica basada en sistemas utilizados en matemáticas, criptografía y telecomunicaciones les permita realizar dispositivos con equipos mucho más económicos que los actuales. La empresa dijo que dentro de 8 años pondría en el mercado chips de 32 nanómetros.

También otras empresas que le siguen de cerca son IBM o Intel. La última publicó sus planes para desarrollar chips de menos de 10 nanómetros, combinando silicio con otras tecnologías que todavía están en investigación.

Tan importante como la velocidad de procesamiento es la capacidad de almacenamiento. Eso lo sabe bien Nantero, una empresa de nanotecnología que trabaja en el desarrollo de la NRAM 12. Se trata de un chip de memoria de acceso aleatorio no volátil y basada en nanotubos. Sus creadores aseguran que podría reemplazar a las actuales memorias SRAM, DRAM y flash, convirtiéndose en la memoria universal para teléfonos móviles, reproductores MP3, cámaras digitales y PDAs.



12- La NRAM, es un chip de memoria de acceso aleatorio no volátil de alta densidad que podría reemplazar a los modelos actuales de memoria RAM. Su tecnología, utiliza moléculas cilíndricas de carbono conocidas como nanotubos.

Por su parte, investigadores de la Texas A&M University y del Rensselaer Polytechnic Institute han diseñado un tipo memoria flash de nanotubo que tiene una capacidad potencial de 40 gigabaytes 13 por centímetro cuadrado y 1000 terabits 14 por centímetro cúbico. Y la compañía Philips trabaja en una nueva tecnología de almacenamiento óptico que permite el almacenaje de hasta 150 gigabytes de datos en dos capas sobre un medio óptico similar a los actuales DVDs. Este artículo fue publicado por la Web portalciencia 15.

2.2 La Miniaturización

Según la Web Nardo 16 la nanotecnología tiene como objetivo fundamental, incrementar su portabilidad, su autonomía, en suma su movilidad, conmutabilidad y oportunidad. Como un resultado que busca su adaptación forzosa a las necesidades de espacio y de tiempo de la vida moderna.
El proceso de fabricación de computadoras ha pasado con velocidad vertiginosa de los sistemas operados con válvulas de vacío (conocidas como bulbos o ampollas de vacío); a los semiconductores tradicionales (conocidos como transistores de tipo PNP o NPN); de ahí a los sistemas creados con base en circuitos integrados y por último a los microprocesadores que realizan procesos de manera paralela.

Desde los años sesenta que fue la década en la que se crearon los primeros circuitos integrados; el número de componentes electrónicos alojados en los "chips" se ha duplicado casi anualmente - como dato promedio -. Aunque no se puede ubicar aquí la frontera en esta área tecnológica. El surgimiento de nuevos materiales y tecnologías permiten avizorar el desarrollo de computadoras que operen con pequeños impulsos eléctricos o electroquímicos o simplemente con agua.

Crea máquina microscópica capaz de manipular cadenas de ADN: Un equipo de científicos ha armado una pieza móvil de unas pocas hebras de ácido dioxirribonucleico, y dice que se trata del primer paso hacia la


13- Un gigabyte es una unidad de medida informática equivalente a mil millones de bytes (8 bits)

14- Un Terabit equivale a 240 bytes.

15- “nanotecnología en la informática”. Portalciencia. Disponible en Internet: http://www.portalciencia.net (08/06/06)

16- Algunos usos de Nanotecnología”. Nardo. Disponible en Internet: http://www.px379.narod.ru (08/06/06)

construcción de “máquinas” ultramicroscópicas que algún día podrían ejecutar en espacios microscópicos tareas tan complejas como fabricar circuitos electrónicos y despejar vasos sanguíneos obstruidos en el cerebro. La pieza en forma de gozne, a la que es posible mover a voluntad, tiene apenas cuatro diez milésimas del espesor de un cabello humano.

El nuevo experimento no representa la primera vez que los científicos han armado piezas móviles a partir de compuestos químicos. Pero los ejemplos anteriores han tenido el defecto de ser harto flácidos. Sin embargo, el artefacto de ADN es particularmente rígido y ejecuta movimientos 10 veces mayores” dijo Nadrian C. Seedman, director del equipo de investigadores.

El artefacto fue armado uniendo dos espirales bifurcadas de ADN con un puente de ADN. Parte de la estructura se retuerce cuando se le aplica una cierta solución química.

Un grupo de cinco científicos de Colombia, Alemania, Estados Unidos, Inglaterra y Corea, desarrollaron una técnica que permite almacenar mil veces más información en un disco duro de un computador mucho más pequeño que uno  tradicional.

El disco duro de una computadora está hecho con base en capas delgadas magnéticas, normalmente elaboradas con hierro y cromo, que permite almacenar la información. El disco duro de una computadora personal convencional tiene un diámetro de siete centímetros.

La nueva técnica, perfeccionada en Estados Unidos por científicos de varios países, consiste en cambiar la composición del disco duro convirtiendo las capas en puntos magnéticos del tamaño de una millonésima parte de un milímetro, lo que implica que diez millones de puntos magnéticos (colocados uno seguido del otro, sin dejar espacio) ocuparían solo un centímetro de longitud.
Con esta herramienta tecnológica, en un centímetro lineal de puntos magnéticos que equivalen al tamaño de la cabeza de un alfiler, se podrá acumular más información que un disco duro convencional. El ínfimo tamaño de los puntos magnéticos, elaborados con base en átomos de níquel o cobalto, con aleaciones de hierro, es tal que solo se mide en manómetros, de ahí que esta tecnología reciba el nombre de nanotecnología.

La nanotecnología está reemplazando a la microelectrónica porque aumenta la fiabilidad de la información que guarda, la capacidad de almacenar y disminuye ostensiblemente el tamaño de cualquier componente o equipo tecnológico.

2.3 Ordenadores cuánticos

Según lo describe la Web babab 17 un ordenador cuántico es un aparato que hace cálculos de tal forma que son importantes los estados cuánticos de sus registros (sus memorias). La ventaja de los ordenadores cuánticos es que pueden usar un único dispositivo, un único "circuito", para efectuar simultáneamente un número astronómico de operaciones. Este número es ilimitado en teoría, pero en la práctica las cosas son más complicadas. Ya se han construido algunos prototipos experimentales y funcionan, aunque de momento su capacidad es minúscula comparada con la de un ordenador convencional.


2.3.1 Cómo funciona un ordenador cuántico


En un ordenador tradicional la información se guarda y procesa en bits, que pueden valer 1 o 0. Lo importante es que un bit o bien vale 1 o bien vale 0, estas son todas las posibilidades. En un ordenador cuántico la información se guarda y se procesa en qubits (del inglés quantum bits). Un qubit es un bit que se encuentra en una superposición de estados, de forma que "puede valer 1 y 0 a la vez".

En un ordenador tradicional los bits se representan con voltajes; por ejemplo, un chip puede estar diseñado para que todo voltaje entre 0 y 2 voltios represente un 0, y entre 4 y 6 voltios represente un 1. Los bits se guardan en memorias formadas por circuitos diseñados para mantener estables dos voltajes, digamos 1 y 5 voltios, de forma que puedan "recordar" ceros y unos. Los bits se copian "mandando voltajes" por cables. Se opera con los bits en unos circuitos llamados puertas lógicas. Los detalles de cómo funcionan todas estas cosas no son demasiado importantes. En los años 40 se usaban válvulas de vacío, luego vinieron los transistores, los circuitos integrados y los


17- “ordenadores cuánticos”. Babab. Disponible en Internet: http://www.babab.com. (08/06/06)

microchips, y sin embargo los ordenadores no cambiaron esencialmente.

Los ordenadores cuánticos tienen sus propias formas de representar, guardar, copiar y operar qubits. Igual que ocurre con los bits, la forma exacta en que hagan estas cosas no es demasiado importante.

Los qubits se guardan en elementos muy pequeños (átomos o electrones) y para manipularlos hace falta una maquinaria muy grande que está controlada por ordenadores tradicionales.

Recordemos que un nanoordenador es un ordenador construido con piezas extremadamente pequeñas, del tamaño de una molécula. Es de esperar que en los nanoordenadores sean importantes los efectos cuánticos, pero en principio ni los ordenadores cuánticos tienen que ser nanoordenadores, ni los nanoordenadores tienen que ser cuánticos.

Hay dos diferencias importantes entre un ordenador cuántico y uno clásico. La primera está en que al operar con qubits se pueden hacer muchas operaciones a la vez.

La segunda diferencia es que un ordenador cuántico tiene una operación nueva: observar un registro.


2.3.1 Otras aplicaciones


Los ordenadores cuánticos no servirían sólo para hacer cuentas.

Por ejemplo, servirán para hacer transmisiones absolutamente seguras. Esto ya se ha comprobado y posiblemente estará pronto en la calle. Aclaremos que "transmisión absolutamente segura" no implica seguridad absoluta; el que una transmisión no se pueda interceptar no quiere decir que el ordenador donde se guarde el mensaje ya recibido no pueda ser robado.

Los ordenadores cuánticos funcionan y en principio son una cosa estupenda. ¿Pero cuáles son sus límites? Es pronto para saberlo, pero hay quienes creen que los ordenadores cuánticos no llegarán a ser mucho más potentes que los ordenadores convencionales. La mayor limitación hoy parece ser el número de qubits que puede tener un ordenador cuántico. En teoría no hay nada que limite esto, pero en la práctica está resultando muy difícil llegar a tener una memoria tan pequeña como diez qubits.



Los ordenadores cuánticos de hoy no sirven más que para hacer experimentos y aprender a hacer otros más grandes. Para que un ordenador cuántico llegase a tener la capacidad de un mainframe18 ordinario, necesitaría tener unos 1.000 qubits.


2.4 Buckyballs / Fullerene

Según la Web euroresidentes 19, Buckyballs es una nano-estructura compuesta de 60 átomos de carbono (su nombre químico es C60) estructurados en un espacio cerrado y perfectamente simétrico, tienen propiedades extraordinarias, especialmente como superconductores.

Con la mezcla de poliuretano y las Buckyballs (balones de Bucky) en una fina película sobre una superficie plana, las partículas de luz que viajan a través del material adoptan con facilidad los patrones de las demás incrementando la potencia del transporte y procesado de información de las comunicaciones.

Recientemente se ha conseguido una versión más pequeña de las Buckyballs. Se cree que tienen propiedades electrónicas y magnéticas poco usuales porque tienen curvas más acentuadas y una forma entre una esfera y un disco.

Cuando Robert F. Curl Jr., Harold W. Kroto y Richard E. Smalley descubrieron la "buckminsterfullernes", (buckyballs) de alrededor de un nanómetro de diámetro en 1985, sentaron las bases para un paso más en el desarrollo de la Nanotecnología. En 1996 obtuvieron el Premio Nóbel de Química.














18- Mainframe es un ordenador grande, potente y caro usado principalmente por una gran compañía para el procesamiento de una gran cantidad de datos.

19- “Buckyballs”. Euroresidentes. Disponible en Internet: http://www.euroresidentes.com (08/06/06)

3. Aplicaciones


3.1 Beneficios de la Nanotecnología: Corregir la Brecha Digital


La brecha digital es uno de los grandes problemas en el avance de la tecnología mundial, y la falta de acceso de poblaciones a los beneficios de tecnologías nuevas.

La fabricación molécular tiene la capacidad de desarrollar “puertas de lógica informática” que miden pocos nanómetros en una cara, pudiéndose almacenar en 3D. Un superordenador puede caber en un milímetro cúbico y costar una pequeña fracción de un céntimo”.

La elaboración de una pantalla fina y de alta resolución mediante organismos más diminutos que una bacteria sería más fácil y económica.

Ordenadores y teléfonos celulares y móviles podrían ser accesibles económicamente para la gente más pobre en el mundo y podrían llevar incorporado más que suficiente capacidad de procesamiento para crear interfaces de voz para usuarios analfabetos”.

También la producción de equipos informáticos para la realización de redes es cada vez mas barata, “y se están desarrollando programas de software para redes.

Se podría proceder a la conexión digital de todo el mundo en cuestión de un año, lo que supondría un enorme paso hacia la corrección de la brecha digital” 20.


3.2 Nanotecnología e Internet

Investigadores canadienses demostraron la posibilidad de utilizar nanotecnología para crear una red de Internet más rápida que la actual.

En un estudio publicado el martes 19 de agosto de 2004 en la revista norteamericana Nano Letter, el profesor Ted Sargent y sus compañeros de la Universidad de Toronto, descubrieron que es posible emplear un láser para dirigir y controlar a un segundo láser utilizando nanotecnologías. “’ Este descubrimiento enseña cómo la nanotecnología es capaz de diseñar y crear materiales hechos a media a partir de una molécula ‘”21, comentó Sargent.


20- beneficios de la nanotecnología en la informática”. Euroresidentes. Disponible en Internet: http://www.euroresidentes.com (08/06/06)

21- “Nanotecnología en Internet”. Euroresidentes. Disponible en Internet: http://www.euroresidentes.com (08/06/06)

Hasta ese momento era imposible llevar a la práctica el control de una fuente de luz mediante una segunda fuente debido a la falta de materiales. Esta imposibilidad es conocida dentro del campo de la óptica molecular no lineal como la brecha cuática Kuzyk . Según Sargent ”’Con estos últimos descubrimientos, por primera vez la capacidad de procesar señales que contiene datos por medio de luz está a nuestro alcance‘”.

Dos profesores de la Universidad de Carleton diseñaron una sustancia que combinada buckyballs con un tipo polímero (los polímeros son macromoléculas formadas por la unión de pequeñas moléculas llamadas monómeros). Como resultado obtuvieron una pequeña película lisa y trasparente capaz de orientar los fotones en una dirección determinada.

El profesor Sargent junto con su compañero Qlying Chen, estudiaron las propiedades de esta sustancia y descubrieron que la misma “era capaz de procesar datos en ondas de telecomunicaciones, es decir, en infrarrojos de luz”, empleada en los cables de fibra óptica. Los fotones interactúan entre sí con una intensidad jamás alcanzada que se aproxima a los cálculos teóricos de la mecánica cuántica.

Aplicando esta sustancia a los sistemas de comunicaciones de fibra óptica, puede aumentar hasta 100 veces la velocidad de conexión a Internet, según se describe en el artículo de la revista electrónica Tendencias 22.























22- “la nanotecnología en internet”. Tendencias. Disponible en Internet: http://www.tendencias21.net (08/06/06)

Conclusión

A través de esta investigación llegamos a la conclusión de que la nanotecnología será una herramienta revolucionaria dentro de unos pocos años, en el ámbito tecnológico. Esta nueva técnica permitirá a los ordenadores poseer velocidades realmente asombrosas, reducir sus componentes, lo que permitirá ahorrar espacio y abaratar sus costos, esto quiere decir que la sociedad tendrá mayores facilidades a la hora de adquirir un ordenador y de comunicarse.

Esta investigación sobre la nanotecnología está aún en etapa experimental, debido a que las posibilidades de este avance tecnológico han sido estimadas recientemente. La información de carácter público disponible en la actualidad preserva la confidencialidad de los resultados y de los equipos de investigación que esperan ofrecer un desarrollo tecnológico concreto.



























Bibliografía







http://www.portalciencia.net/nanotecno/nanoinfor.html. 03/06/06



http://www.babab.com/no12/ordenadores.htm. 06/06/06



Artículo publicado en la página Euroresidentes.” Nanotecnología puede crear una red de Internet basada en energía solar”. Disponible en Internet:http://www.euroresidentes.com/Blogs/avances_tecnologicos/2004/08/nanotecnologa-puede-crear-una-red-de.htm. 09/06/06


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