Transistores transparentes

Ingenieros de la Universidad de Northwestern, en Illinois, USA,
han conseguido crear transistores transparentes de alto
rendimiento y bajo consumo de energía hechos a partir de nanotubos
transparentes individuales, gracias a la combinación de un material
inorgánico (el óxido de indio) con uno orgánico (moléculas que se
autoensamblan a escala nanométrica).
Estos nuevos transistores pueden acoplarse sin costes excesivos
tanto a plásticos como a cristales debido a que las películas de
óxido de indio pueden fabricarse a temperatura ambiente.

La idea de la fabricación de transistores
transparentes no es nueva. Por ejemplo, hace
ya varios años investigadores de la
Universidad del Estado de Oregón (EE.UU) y
de Hewlett Packard consiguieron fabricar
transistores a partir de láminas delgadas de
óxido de estaño y óxido de zinc, que decían
ser respetuosos con el medio ambiente,
baratos, estables, y transparentes.

Uno de los problemas de los transistores
transparentes que se habían fabricado hasta
el momento era su bajo rendimiento, que los
descartaba para posibles aplicaciones. Los
nuevos transistores transparentes, producidos
sobre plástico o cristal, permitirán grandes
proezas tecnológicas gracias a que, además
de ser transparentes, mantienen su pleno
rendimiento.

Este avance tiene varias áreas de aplicación:

- PANTALLAS TRANSPARENTES, para suministrar información interactiva en tiempo
real, por ejemplo para colocarlas en los parabrisas y así evitar mirar hacia abajo, al panel de
instrumentos.

- PANTALLAS FLEXIBLES que son utilizadas en el [1] papel electrónico .

- CÓDIGOS DE BARRAS ELECTRONICOS

- TARJETAS DE CRÉDITO INTELIGENTES, que serían como las tarjetas de crédito
habituales pero con un microprocesador que sustituye a la tira magnética, aumentando así
la seguridad de los datos almacenados.

CRF
Jesus Castillo
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Sensores de silicio dentro de células vivas

El día 21 de Diciembre de 2009, se publicó en la revista científica [1] SMALL el artículo
titulado 'Intracellular silicon chips in living cells' ('Chips de silicio dentro de células vivas'). El
logro ha sido llevado a cabo por un grupo de 12 científicos españoles del Instituto de
Microelectrónica de Barcelona (IMB) que pertenece al Centro Nacional de Microelectrónica
([2] CNM) del CSIC.
Fundamentalmente lo que han logrado es implantar sensores de silicio en células vivas. De
modo que este hecho innovador será el precursor de avances en la detección y
monitorización de sucesos que pueden darse en las propias células, además nos permitirán
por ejemplo detectar precozmente ciertas enfermedades o incluso la propia reparación de
las células enfermas. Digamos que estos sensores de silicio podrían advertirnos de lo que
está sucediendo en la célula de forma directa, sin destruirla y sin cambiar sus propiedades y
funciones.
Los chips usados como sensores, son el elemento por excelencia en electrónica; el silicio, y
están fabricados industrialmente por un proceso bastante frecuente llamado fotolitografía. El
tamaño de estos chips puede variar, y seguro serán cada vez más diminutos. De hecho se
prevé que dentro de diez años se podrían inyectar unos 2500 transistores (ver gráfica de la
imagen) en una célula viva típica (el tamaño medio de las células humanas es del orden de
las micras).
En una entrevista realizada a dicho grupo, D. José Antonio Plaza que es uno de los
investigadores, explica que existen varias maneras de introducir los chips en la célula viva.
Una es la [3] lipofección (encapsulamiento del chip en una vesícula llamada liposoma que
luego entra a la célula por endocitosis), otra es la [4] fagocitosis (la membrana de la célula
crea una cápsula para el chip con su propia 'piel' y después se la introduce así misma) y la
[5] microinyección (haciendo uso de microagujas que inyectan el chip directamente en la
célula).
Las biólogas del grupo, Dña. Patricia Vázquez y Dña. Teresa Suárez, explican que primero
incubaron [6] células humanas de HeLa con chips de [7] silicio policristalino, pero este
método daba rendimientos muy bajos y por ello optaron por la técnica de lipofección
explicada anteriormente. Tras una semana descubrieron que más del 90% de las células que
contenían chips aún seguían vivas. Basándose en éste y otros experimentos, concluyeron
que los chips que habían fabricado, podían interactuar con el citoplasma celular sin cambiar
su viabilidad y funcionalidad como sensor.
Lo que este equipo ha permitido es dar un primer paso en la innovación para la integración
de los chips de silicio basados en [8] MEMS (MicroElectroMchanical Systems; dispositivos
con al menos uno de los elementos que lo componen del orden de las micras y que han sido
fabricados utilizando tecnologías de microfabricación) dentro de las células. Y prevén que en
un futuro los chips internos en las células puedan realizar un seguimiento in vivo y a tiempo
real de cada evento celular. Pero evidentemente indican que aunque las observaciones que
se han llevado a cabo son muy prometedoras, es necesario realizar las pruebas de toxicidad
y compatibilidad pertinentes.
"Cómo van a interactuar en el futuro estos dispositivos con las células vivas, no lo
sabemos con exactitud, pero seguro será algo nuevo y fascinante" concluye J. A.
Plaza.

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Jesus Castillo
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Nanoestructuras para refrigerar los microchips

Una investigación conjunta del Grupo de Nanomateriales y Microsistemas y del Grupo de
Física Estadística del [1] Departamento de Física de la UAB, así como del Laboratorio
Molecular Beam Epitaxy del [2] ICMAB-CSIC (Instituto de Ciencia de los Materiales), en el
Parc de Recerca UAB, ha conseguido desarrollar un material que podría actuar como
nanorefrigerador en los ordenadores y romper la barrera que el calentamiento impone a la
miniaturización de los chips.
Este nuevo material está basado en superredes formadas alternando dos capas, una de
silicio y otra de nanocristales de germanio, que actúan como puntos cuánticos (quantum
dots).
Al estar basado en nanoestructuras de [3] germanio (Ge), este nuevo material presenta una
fuerte reducción de la conductividad térmica (capacidad para disipar o retener energía), lo
que le convierte en un candidato potencial para desarrollar sistemas termoeléctricos
compatibles con el silicio. Por este motivo, se podría integrar en los dispositivos
semiconductores más habituales.
Una de estas propiedades, muy importante en cuanto al diseño de [4] chips, es la
conductividad térmica que tienen los dispositivos que integran un chip. Esta propiedad es
clave para el control del calentamiento de los circuitos muy miniaturizados y constituye uno
de los límites físicos actuales a la potencia de computación. Al combinar calor y electricidad
surgen efectos termoeléctricos que permitirían enfriar los circuitos y aumentar la potencia de
computación.
Pero hasta ahora no se ha conseguido ningún material con las propiedades adecuadas para
ser eficiente en su comportamiento termoeléctrico. Es por ello que la obtención de
materiales en la escala nanométrica puede ofrecer una vía para la mejora de las propiedades
termoeléctricas, ya que en estos materiales se puede conseguir una reducción importante de
la conducción térmica a la vez que se mantiene una conductividad eléctrica suficientemente
elevada, aspecto clave para obtener una eficiencia termoeléctrica elevada.
La clave de este nuevo descubrimiento con respecto a los realizados anteriormente es el
desordenamiento de estos puntos, los puntos cuánticos, entre capas consecutivas. Se tiene
que cumplir que los [5] puntos cuánticos en una capa no se sitúen sobre los de la capa
inferior adyacente, sino que ocupen lugares diferentes.
¿Y cómo se consigue esto? Pues mediante la inclusión de una pequeña subcapa de carbono
entre cada par de capas de silicio y nanopuntos de germanio cuya función es esconder la
información de los puntos cuánticos de niveles inferiores.
La consecuencia principal de todo esto es la disminución de la conductividad térmica al
dificultar el transporte del calor en la dirección perpendicular a las multicapas. En este
trabajo se ha comprobado que esta reducción respecto a las estructuras ordenadas es
superior a un factor 2.
Este hecho podría tener consecuencias notables de cara al diseño de nuevos materiales con
características termoeléctricas mejoradas y abre las puertas a la realización de posibles
nanorefrigeradores que se podrían integrar en los dispositivos semiconductores más
habituales, al ser una tecnología compatible con la tecnología del silicio.
Las estructuras basadas en Ge también son candidatas para aplicaciones de alta
temperatura, como la recuperación del calor que se genera en procesos de combustión y su
conversión en energía eléctrica.
Otra cosa importante que se debe destacar es el estudio teórico de las propiedades térmicas
que este nuevo material presenta a través de un modelo sencillo basado en una modificación
de la [6] ecuación de Fourier del calor. Los resultados demuestran que consigue predecir su
comportamiento a partir de sus dimensiones características. Así, fruto de los estudios
previos sobre el tema, los investigadores han conseguido entender el fundamento teórico
sobre el cual se basa el comportamiento térmico de este material nanoestructurado.
La investigación está coordinada por Javier Rodríguez, profesor del Departamento de Física
de la UAB, con la participación de Jaime Álvarez, Xavier Álvarez y David Jou, del mismo
departamento, así como los investigadores del CSIC Paul Lacharmoise, Alessandro Bernardi,
Isabel Alonso, y el investigador ICREA Alejandro Goñi. Parte de la investigación se ha
llevado a cabo en el Laboratorio de Nanotecnología del Centro de Investigación MATGAS en
el Parc de Recerca UAB.
La investigación ha sido publicada en Applied Physics Letters. El grupo de científicos
continúa trabajando en el desarrollo de un material que además tenga una buena
conductividad eléctrica mediante el dopaje controlado de la estructura.

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Jesus Castillo
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Pantallas transparentes

En algunas famosas películas como "Minority Report" o "Avatar" se pueden admirar
pantallas transparentes que sólo podían ser concebidas de manera ficticia a través de la
animación por ordenador. Pues bien, el afán de unos científicos alemanes por hacerlas
realidad les llevó a conseguir fabricar píxeles transparentes [1] OLED (Organic Light Emitting
Diode). Este descubrimiento suscitó un enorme interés entre grandes marcas comerciales
como [2] Samsung o LG, que presentaron recientemente algunos prototipos basados en esta
tecnología.
Normalmente, en las [3] LCDs (Liquid Crystal Dysplays) se utilizan [4] TFTs (Thin-Film
Transistors) de silicona, pero al absorber éstos la mayor parte de la luz no son válidos para
esta aplicación ([5] Información sobre TFT-LCD). Por ello, estos investigadores han diseñado
otros con una capa de óxido de zinc y estaño de 100 nm de espesor que deja pasar el 90%
de la luz visible, siendo prácticamente transparentes. Los píxeles OLED se sitúan sobre el
circuito TFT sin distorsión alguna en la imagen.
Además, debido al fino grosor de las capas hechas de estos TFTs, pueden ser depositadas en
superficies más grandes con técnicas convencionales, que al requerir menos de 200ºC
permiten usar plásticos flexibles y baratos como sustrato. El brillo de estos nuevos
dispositivos puede conseguir hasta 700 cd/m2, pudiendo variarlo si se cambia el voltaje que
los alimenta; claramente superior en comparación con las pantallas establecidas hoy en día
en nuestros hogares y trabajos, que alcanzan tan sólo unas 300 cd/m2.
Gracias a esta tecnología, se podrán fabricar pantallas transparentes con materiales más
delgados, flexibles y económicos, de mayor brillo y contraste y con menor consumo que las
extendidas actualmente. Sin embargo, la degradación de los materiales OLED y su actual
proceso de fabricación, aún demasiado caro, han limitado su uso por el momento.
Actualmente se está investigando para dar solución a los problemas derivados de esta
degradación, hecho que hará de los OLEDs una tecnología que puede reemplazar la actual
hegemonía de las pantallas LCD y plasma.
Recordemos que Un OLED es un diodo compuesto por una capa electroluminiscente. Esta capa está formada
por una película de componentes orgánicos que reaccionan ante una determinada estimulación
eléctrica generando luz por sí mismo.
El hecho de que pueda emitir luz por sí mismo, es la principal diferencia que tiene con el
conocido LED, de modo que éste es usado para iluminar el panel de una pantalla, por ejemplo
de televisión, mientras que el OLED no necesita una fuente trasera de luz porque ellos mismos
crean la luz. Esto permite elaborar pantallas muy pequeñas, de hasta 0.05 mm de grosor.
Entre las ventajas de esta tecnología, se encuentra el bajo espesor, una gran flexibilidad, un
mayor número de colores y un mayor contraste y brillo. Frente a ello, existen desventajas
como el gran coste que suponen las pantallas grandes, la degradación rápida de ciertos colores
como el azul o el fácil deterioro de los compuestos orgánicos ante la humedad.
Ya existen muchos y muy diversos dispositivos que utilizan pantallas basadas en el OLED (ver
página: http://www.oled-info.com). Uno de las novedades más interesantes que podrá tomar
forma hacia el año 2012, es un papel especial que podrá utilizarse para empapelar las paredes
de nuestras casas. La empresa pionera se llama LOMOX y piensan incluso en que podría
suponer la desaparición de las bombillas tradicionales. Sus creadores dicen que la luz tiene un
aspecto más natural y que su principal ventaja radicaría en la importante reducción de
emisiones de CO2.

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Jesus Castillo
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NOMFET, el transistor-neurona

Recientemente, científicos franceses de la Comisión de Ingeniería Atómica (CEA) y del
Centro Nacional de Investigación Científica (CNRS) han desarrollado un transistor que puede
simular las funciones básicas de una sinapsis. Este transistor orgánico, que se conoce como
[1] NOMFET (Nanoparticle Organic Memory Field-Effect Transistor), supone el primer paso
en la investigación de una nueva generación de ordenadores inspirados en las redes
neuronales, capaces de responder a estímulos de manera parecida a como lo hace el
sistema nervioso.
Entre las estrategias de desarrollo de nuevos métodos de procesar la información, un
enfoque consistiría en imitar la manera en que funcionan los sistemas biológicos para
producir circuitos electrónicos con nuevas características. En el sistema nervioso, la sinapsis
es la unión entre dos neuronas, que permite la transmisión de mensajes de una a otra y la
adaptación del mensaje en función de la naturaleza de la señal recibida (plasticidad). Por
ejemplo, si una neurona recibe pulsos de alta frecuencia mediante sinapsis, se transmitirá
un potencial de acción más intenso. Por el contrario, si los pulsos están más espaciados en
el tiempo, el potencial de acción será más débil. Es esta plasticidad la que los investigadores
han podido simular con éxito mediante el NOMFET.
El transistor [2] CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor), bloque básico de
construcción de un circuito electrónico integrado, se puede utilizar como un interruptor
(puede transmitir o no una señal) además de ofrecer otras numerosas aplicaciones
(amplificación, modulación, codificación, etc.)
La gran innovación introducida por el NOMFET parte de la combinación de un transistor
orgánico con nanopartículas de oro. Las nanopartículas son encapsuladas, fijadas al
transistor y recubiertas con un compuesto orgánico denominado [3] pentaceno adquiriendo
un efecto memoria que les permite imitar lo que sucede en una sinapsis durante la
transmisión de la señal eléctrica. Esta propiedad, por tanto, hace que el componente
electrónico sea capaz de evolucionar en función del sistema en el que se coloca, haciendo
que su rendimiento sea comparable al de siete transistores CMOS, necesarios hasta ahora
para simular esta plasticidad.
Los dispositivos producidos se han optimizado para tamaños nanométricos, a fin de ser
capaces de integrarlos a gran escala. Los ordenadores inspirados en esta tecnología, a
diferencia de los ampliamente extendidos ordenadores de silicio, son capaces de funciones
similares a las del cerebro humano, ya que pueden resolver problemas mucho más
complejos, como el reconocimiento visual.
Dominique Vuillaume, investigador del [4] Instituto de Electrónica, Microelectrónica y
Nanotecnología del CNRS y uno de los autores del estudio, afirma que el objetivo del
NOMFET es conducir a una "respuesta colectiva como la que puede proporcionar una red
neuronal integrada por múltiples informaciones", lo que daría lugar a "sistemas tan flexibles
que puedan ser programados por aprendizaje"

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Jesus Castillo
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Una enzima capaz de descomponer nanotubos

El pasado Abril, un grupo de científicos de Irlanda, Suecia y Estados Unidos ha publicado un
estudio en el que se demuestra que una enzima que se encuentra en los glóbulos blancos es
capaz de descomponer los nanotubos de carbono. El [1] artículo ha sido publicado por la
prestigiosa revista [2] Nature Nanotechnology y viene a desmentir lo que se venía afirmando
hasta ahora; que los nanotubos de carbono no podían ser descompuestos por el cuerpo o la
naturaleza.
Primero vamos a explicar rápidamente la [3] estructura del nanotubo de carbono. Partimos
del [4] grafeno, que es una estructura laminar plana con forma de rejilla hexagonal en cuyos
vértices hay un átomo de carbono. Si tomamos uno de estos folios formados por grafeno y
lo enrollamos en forma de tubo tendremos un nanotubo de carbono simple. Existen muchos
tipos de nanotubos dependiendo del número de capas concéntricas, de los diferentes
diámetros, etc. Unas de las propiedades más importantes de los nanotubos es que son muy
ligeros y hasta cuarenta veces más fuertes que el acero por lo que sus aplicaciones en la
ingeniería son muy numerosas. Además, el hecho de que se haya demostrado que podrían
ser utilizados para la distribución de fármacos o sensores en el cuerpo humano ha disparado
su interés en el mundo de la medicina.
Pese a estas propiedades tan interesantes, algunos trabajos en los que se exponía a ratones
de laboratorio a los nanotubos mediante inhalación o por inyección dieron como resultado el
desarrollo de una inflamación severa, deterioro de la función pulmonar e incluso cáncer.
Otro problema sobre el que se insistía, hasta este estudio, era su biopersistencia, es decir la
aparente incapacidad del cuerpo humano para eliminarlos del organismo.
El grupo ha demostrado en su trabajo que la [5] mieloperoxidasa humana (hMPO), que es
una enzima del sistema de defensa de un tipo de glóbulos blancos, los [6] neutrófilos, puede
conseguir descomponer los nanotubos de carbono de pared simple, básicamente en dióxido
de carbono y agua. Aunque las diferentes rutas que se llevan a cabo hasta los productos no
son aún conocidas, los investigadores han comprobado que al menos existe una manera de
dividir los nanotubos en compuestos biológicamente inofensivos para el cuerpo humano.
Previamente el director de este trabajo y otros investigadores habían publicado otro [7]
artículo en el que ya se había mostrado que la pared de un nanotubo de carbono simple
podía ser biodegradada mediante catálisis por la enzima peroxidasa del rábano ([8]
horseradish peroxidase o HPR), durante varias semanas, pero no había sido suficientemente
investigado.
Además, después de demostrar la eficacia de la hMPO en la degradación de los nanotubos
de carbono, el equipo ha desarrollado una técnica para estimular a los neutrófilos a que
ataquen a los nanotubos mediante la captura de los mismos y así poner en contacto a la
enzima para comenzar la descomposición. Consiste en impregnar una muestra de nanotubos
con unos anticuerpos ya conocidos, en este caso la inmunoglobulina, que será el objetivo de
los neutrófilos, éstos los captan y la enzima hMPO comienza a descomponer los nanotubos.
Al cabo de 12 horas el 100 % de los nanotubos habían sido degradados frente al 30 % de
los que no tenían los anticuerpos implantados.
El estudio ha sido realizado por 20 científicos de varias instituciones y el director de la
investigación [9] Dr. Valerian E. Kagan del Departamento de Medioambiente y Salud
Ocupacional de la Universidad de Pittsburg (Pensilvania, EEUU). Ha sido cofinanciado con
3,36 millones de euros por Institutos Nacionales de Salud y por el 7º Programa Marco de la
Comisión Europea, y se ha llevado a cabo dentro del proyecto [10] NANOMMUNE para la
evaluación exhaustiva de los efectos peligrosos de los nanomateriales de diseño en el
sistema inmunitario, coordinado por el profesor [11] Dr. Bengt Fadeel del Instituto
Karolinska.

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Jesus Castillo
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Nanofibroso

Como ya sabemos la nanotecnología es un campo amplísimo del conocimiento, pero aparte
de esto, también tiene aplicaciones que poco a poco van aumentando en número, como por
ejemplo en el mundo textil. Mediante distintas técnicas podemos conseguir ropa que no se
puede ensuciar, mojar o que es impermeable a agente víricos o bacterianos. Esto es debido
a la existencia de nanopartículas que cambian las propiedades de los tejidos, dándoles
distintas características. Tal es así, que investigadores de la UPC han desarrollado sistemas
para que la ropa pueda albergar unas baterías que produzcan la energía necesaria para que
la prenda usada se adapte a las condiciones ambientales. Sin embargo uno de los peligros
de incorporar esta tecnología radica en la posible inhalación de sus componentes debido a su
pequeño tamaño, por ello se están estudiando diferentes formas para la mejora de estos
productos mediante una regulación y normativa que garantice la seguridad y de confianza.
[1]
La empresa Nano-Tex es una empresa que esta investigando y consiguiendo importantes
avances en este campo. Además investigadores de la Universidad de Libereca con el afán de
conseguir una producción mayor y más barata de nanofibras, han conseguido desarrollar un
mecanismo que obtiene un grupo de fibras de 1.5 metros de ancho y varios metros de largo
de forma continuada. En este campo, la empresa Xennia Technology también ha estado
investigando acerca de la producción masiva de nanofibras llegando a alcanzar ciclos veloces
y alta precisión en sus producciones. [2-4]
Una nueva forma de producción de nanofibras de carbono, según unos investigadores de la
Universidad de Pensilvania, se basa en las huellas dactilares. Están producidas mediante
colas de contacto, cianoacrilato, obteniéndose unas fibras biocompatibles de un tamaño de
entre 200 y 250 nm. Estas nanofibras se usarían en suturas líquidas, para el suministro de
medicamentos y tratamientos experimentales del cáncer. Pero además permite la obtención
de hojas planas, superficies rugosas o incluso esferas. [5-6]
Sin embargo, ya se han conseguido fibras mucho más pequeñas a las anteriores que
servirán para mejorar las comunicaciones, productos médicos, equipos fotónicos, o
sensores, entre otras muchas aplicaciones. Estas fibras, son en realidad fibras ópticas y su
tamaño es de 50 nm, es decir son mucho más delgadas que la longitud de onda de la luz
visible, modificando de esta forma los mecanismos de propagación de la onda através de la
fibra ya que puede permanecer coherentes a lo largo de toda la fibra. Sus propiedades también
 son debidas a que son muy flexibles y se ha conseguido que posea una superficie
muy lisa
Además de estos avances, investigadores de la Universidad de Berkeley en California han
conseguido controlar la orientación y por extensión su estructura cristalina de unos
nanocables, permitiendo la creación de de diodos con propiedades ajustables a las
necesidades, ya sea para la emisión de luz o de láser.

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Jesus Castillo
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Nanocables orgánicos semiconductores

El pasado año, parte del [1] grupo del Dr. Jason Locklin del [2] Departamento de Química de la
Universidad de Georgia y profesor adjunto del [3] Franklin Collage of Arts and Science, ha
publicado un artículo en la revista científica 'Chemical Communications' en el que explican
rigurosamente su logro. Y es que los estudiantes de posgrado Nicholas M. Marshall y S. Kyle
Sontag, junto con su director de equipo, han conseguido hacer crecer unos nanohilos orgánicos
con propiedades semiconductoras que pueden hacer avanzar en gran medida ciertos problemas
de almacenamiento de energía en dispositivos electrónicos integrados en el cuerpo humano.
Tal y como lo explica el Dr. Locklin, para entender mejor como es la estructura molecular que
han creado, debemos imaginarnos un cepillo para el cabello. De modo, que el mango estaría
formado por un metal donde se hacen crecer macromoléculas orgánicas, que serían las cerdas
del cepillo. El metal es dióxido de silicio (comúnmente llamado sílice, cuya estructura está
formada por dos átomos de oxígeno y uno de silicio, siendo su fórmula química SiO2) y las
macromoléculas orgánicas son polímeros compuestos por anillos de tiofeno y benceno. El
tiofeno (C4H4S) es una molécula cíclica en forma de pentágono constituido por cuatro átomos
de carbono, uno de azufre y cuatro de hidrógeno. Y el benceno (C6H6) es también una molécula
cíclica pero con forma hexagonal y constituida por 6 átomos de carbono y 6 de hidrógeno.

Se sabe que la molécula de tiofeno se comporta como un aislante, pero si unimos varias de
ellas entre sí, formando un polímero donde el monómero repetido es el tiofeno, vemos que el
conjunto creado posee propiedades típicas de un conductor. Este grupo ha logrado una técnica
de creación de polímeros a partir de tiofenos y bencenos cuya estructura puede ajustarse a su
voluntad, logrando polímeros con propiedades semiconductoras. Esto podría permitir una nueva
línea en la creación de dispositivos electrónicos como diodos, transistores, etc. en una escala
entre los 5 y los 50 nm.
Por otro lado, es conocida la dificultad de aprovechar la energía propia del cuerpo humano para
mantener ciertas baterías de dispositivos electrónicos implantados en el mismo (prótesis,
sensores, marcapasos, etc.), pero gracias a las características orgánicas de estos polímeros que
han desarrollado, sería posible construir fuentes de alimentación de energía para dichos dispositivos
funcionando de manera autónoma.
Aunque los seres humanos tienen enzimas en el organismo que hacen un gran trabajo al
convertir la energía química en energía eléctrica, no son lo suficientemente útiles para dicha
aplicación ya que tienen capas de aislante a su alrededor para protegerse del medio, impidiendo
el transporte de electrones desde el lugar activo hasta el dispositivo electrónico implantado. Por
ello, esperan que los cables moleculares poliméricos que han elaborado proporcionen un mejor
conducto para el flujo de cargas.
Las posibilidades son muchas pero el profesor Locklin advierte que todavía no se conocen los
procesos físicos que permiten el desplazamiento de las cargas a través de estos polímeros, por
lo que se debe seguir investigando.

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Jesus Castillo
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Nuevas técnicas de caracterización nanométrica de materiales orgánicos

Por Eva Vicente Morales
                            [Imagen]

El físico Andrea Liscio, del Instituto de Síntesis Orgánica y Fotoreactividad del Consejo
Nacional de Investigación, en Bolonia (Italia), ha presentado sus trabajos en el simposio de
primavera de [1] E-MRS (European Material Research Society) celebrado en Estrasburgo
(Francia). En dicho trabajo se explica una nueva técnica analítica basada en un microscopio
de fuerza atómica con el que poder analizar materiales y representar sus propiedades
eléctricas con detalle nanoscópico. La técnica utilizada y denominada
 "Kelvin Probe Force Microscopy" (KPFM), ha demostrado ser de
enorme interés en el estudio tanto de muestras conductoras como de semiconductoras, así
como capas delgadas de óxido y de un modo no-invasivo.
Gracias a este hecho se ayudará a los tecnólogos a desarrollar dispositivos electrónicos
eficientes y de bajo coste fabricados en plástico, como células solares de plástico o de
nuevos tipos de transistores.
Para ello, él y sus colegas están utilizando la microscopía de fuerzas de sonda Kelvin ([2]
KPFM), que es una extensión de la microscopía de fuerza atómica (AFM). Un AFM estándar
cuenta con una sonda muy aguda (con una sección de solo unos pocos átomos) que barre
una superficie y que determinan las fuerzas entre la sonda y la superficie siguiendo la
topografía de la misma. El movimiento de la sonda se recoge mediante un láser altamente
enfocado conectado a un ordenador.
El sistema KPFM amplía el rendimiendo de un microscopio de fuerza atómica clásico,
aplicando un potencial eléctrico a la sonda, lo que permite medir las propiedades
electrónicas de la superficie a medir, además de su topografía. Una de las propiedades que
se ha revelado es la función de trabajo de la superficie, que está ligada a la actividad
catalítica, la resistencia a la corrosión del material.
Liscio comenta que han estudiado una amplia gama de muestras y estructuras con tamaños
que van desde varias micras a unos pocos nanómetros, y que los resultados indican que
operando el KPFM a elevadas frecuencias es posible visualizar diferentes comportamientos
eléctricos en las muestras con nanoestructura.

Los nanomateriales conjugados son uno de los grupos de materiales en los que han centrado
la investigación. Han sido ampliamente adoptados como componentes activos en diversos
dispositivos optoelectrónicos, como [1] diodos emisores de luz orgánicos (OLEDs),
transistores de película delgada, y materiales para la conversión de energía solar. Su
optimización depende de la capacidad para realizar el ajuste fino del movimiento de los
electrones en la interfaz entre el electrodo y el material orgánico, así como el modo en que
"viajan" por el material. La identificación cuantitativa de las
propiedades de la superficie con elevado grado de precisión es crucial para alcanzar ese
objetivo.
Los investigadores del CNR de Bolonia con los que colabora Liscio, están realizando pruebas
sobre plásticos con características estructurales bien conocidas, como los polímeros de
poliisocianopéptido, como armazón sobre el que pueden disponerse miles de moléculas que
aceptan electrones, entre ellos un grupo de moléculas orgánicas conocidas como perileno-bis
(dicarboximidas), y el resultado obtenido es que pueden producir cientos de hilos de
longitud nanométrica, capaces de absorber luz. Utilizando el KPFM para visualizar
directamente la actividad fotovoltaica de los nanohilos, les ha permitido obtener nuevos
datos de cómo podrían fabricarse [2] células solares basados en estos materiales plásticos
(materiales fotovoltaicos orgánicos), que pueden reducir considerablemente los costes de la
energía solar renovable y conseguir que sea comercialmente viable.
Esta figura muestra la combinación de conjuntos orgánicos donor-aceptor. Las imágenes de
KPFM registradas (c) en la oscuridad y (d) bajo iluminación representan la variación del
potencial en la superficie de la muestra debido a la luz.
                                                      [IMAGEN 2]

Esta investigación se enmarca dentro del proyecto colaborativo SUPRAMATES, y cuenta con
el apoyo de la Fundación Europea para la Ciencia ([3] ESF), a través del programa SONS 2
(Self-Organised NanoStructures, nanoestructuras auto-organizadas) de [4] EUROCORES.

fuente: http://blogs.creamoselfuturo.com/nanotecnologia/
2010/01/21/nuevas-tecnicas-de-caracterizacion-nanometrica-demateriales-
organicos
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A FONDO : NANOFOTÓNICA

A FONDO : NANOFOTÓNICA

NANOFOTÓNICA, una de las tecnologías del futuro

nanofotónica es una de las tecnologías del futuro y por eso nos interesa en Domodesk, puede parecer que la nanofotónica es alta tecnología sólo apta para aplicaciones industriales e informáticas, sin embargo cuando esta tecnología esté lo suficientemente desarrollada tendrá su influencia en todos los ámbitos del día a día de las personas.

 La Nanofotónica es la ciencia que se ocupa del estudio de las interacciones entre la materia y la luz a escala nanométrica, así como de la fabricación de material nanoestructurado que procesan ondas de luz. La fabricación de materiales nanoestructurados es la ciencia e ingeniería que recibe el nombre de nanotecnología. La nanofotónica es, por tanto, una nanotecnología que se basa en la fotónica como medio.

Desde que Richard Feynman estableció que las leyes de la Física no impiden manipular las cosas átomo a átomo, y de esto hace ya 50 años (29 Diciembre 1959 en la conferencia anual de la American Phisical Society en el Instituto Tecnológico de California), se ha estado buscando la manera de poder diseñar materiales átomo a átomo. De hecho, los materiales nanoestructurados (NEMs) ya han sido utilizados en aplicaciones prácticas, como las nanopartículas de oro utilizadas para el color rojo de los vitrales de las catedrales góticas de Europa que quizás sea la primera aplicación de nanotecnología o las nanopartículas de plata utilizadas en las películas fotográficas. En la actualidad, la investigación en el campo de los materiales nanoestructurados ha crecido a un gran nivel y prácticamente sus aplicaciones abarcan todas las disciplinas, es por esto que la nanotecnología se ha convertido en una ciencia interdisciplinar. Esta diversidad de aplicaciones que ofrecen los materiales nanoestructurados es lo que ha suscitado tanto interés en la sociedad y en comunidad científica. Los MEMs son aquellos materiales en los que al menos una de sus dimensiones se encuentra en el rango de 1-100nm. Un nanómetros es 0,000000001 metros, es decir que un milímetro tiene un millón de nanómetros. A escala nanométrica los materiales presentan propiedades eléctricas, magnéticas, mecánicas y ópticas totalmente diferentes de los materiales a escala de los micrómetros o milímetros también llamados materiales en bulto. Las propiedades de los materiales en bulto (milímetros) son dominadas por un efecto de volumen mientras que las de los NEMs son dominadas por los efectos de superficie.

Como hemos dicho anteriormente, la nanofotónica es fusión de la nanotecnología y la fotónica, estudia las propiedades ópticas de sistemas nanoestructurados y la interacción entre la luz y la materia a escala nanométrica (nivel nanoscópico). Como hemos mencionado, las propiedades ópticas de los MEMs son dominadas por los efectos de superficie, de manera que controlando el tamaño y forma de las nanoestructuras y haciendo interactuar una señal óptica sobre ellas se obtienen resultados que pueden ser aplicados en diferentes campos, como en biología, medicina, fotodetectores, procesadores, sensores, celdas solares, aeronáutica, etc. Las nanoestructuras las podemos clasificar en tres tipos, dieléctricas, semiconductoras y metálicas.

Uno de los resultados más interesantes de estas nanoestructuras semiconductoras es la capacidad de sintonizar la longitud de onda de emisión, de manera que con un solo material y variando el tamaño de la nanopartícula obtenemos las longitudes de onda de la señal emitida. Esto es realmente relevante en el mundo de las comunicaciones ópticas porque se pueden diseñar nuevos amplificadores ópticos de amplio ancho de banda, ya que cada nanopartícula funciona como un amplificador y seleccionando el diámetro adecuado de las partículas somos capaces de determinar el ancho de banda del amplificador. Pero una de las aplicaciones que ha generado mayor expectación es la detección de una gran variedad de compuestos mediante el coloreado fluorescente de nanopartículas con emisión en la región visible del espectro, en concreto la detección de células cancerígenas.

Las nanopartículas o nanocristales dieléctricos son óxidos con una banda de energía prohibida muy ancha y por tanto necesitamos altas energías de bombeo para obtener emisiones que en general son débiles, sin embargo si se combinan adecuadamente diversos componentes logramos excelentes emisores de luz de alta estabilidad.

Finalmente las nanoestructuras metálicas también llamadas plasmones, tienen la habilidad de esparcir y absorber la luz incidente. En este caso la frontera metaldieléctrico a escala nanométrica produce cambios importantes en las propiedades ópticas, y cuando inyectamos una señal óptica en la nanoestructura se producen bandas de resonancia (conocidas como plasmones localizados) generadas por la oscilación de los electrones de superficie. La longitud de onda a la que se obtiene la resonancia se llama banda de absorción de plasmón. Una de las aplicaciones de esta nanoestructura es la espectroscopia Raman de superficie mejorada, que logra amplificar fuertemente el espectro Raman de un componente cercano a la superficie metálica.

Una vez visto los tres tipos de nanoestructuras y la interacción de la señal óptica sobre ellas, nos planteamos una pregunta mucho más realista, ¿qué ventajas tiene la nanofotónica frente a otras tecnologías?

La respuesta es contundente: Reduce el consumo de energía eléctrica de los equipos electrónicos (PCs, módems, routers, etc.), reduce el tamaño de los dispositivos (aprovechando las nanotecnologías) y aumenta las velocidades de operación (transmisiones de Gbit/s).

Analizando las tres ventajas de la nanofotónica, encontramos la solución a los grandes problemas tecnológicos del momento, el consumo energético, el tamaño de los dispositivos y el ancho de banda de transmisión. La domótica evidentemente no es ajena a estos problemas, por tanto hay que estar muy pendientes de los avances de esta tecnología.

  

Una cosa es segura, en Domótica y en electrónica en general, cuanto más pequeño mejor, porque al reducir el tamaño de los circuitos electrónicos integrados además de conseguir beneficios en tiempos de respuesta y permitir reducir el consumo de energía, nos otorga la posibilidad de meter electrónicas en sitios insospechados. El hecho de tener una tecnología que nos permita trabajar a escala tan pequeña, reduciendo el consumo de energía (alargando la vida de las baterías) y que permita aumentar el ancho de banda de comunicación de manera tan brutal nos abre el camino a la Inteligencia Ambiental, que como ya sabéis es el futuro de la domótica (o al menos eso pretendemos en Domodesk).

Para crear entornos AmI necesitamos dispositivos pequeñísimos que puedan estar presentes en todos los objetos de nuestro entorno, que la información fluya rápido y que el consumo de energía sea mínimo, pero también exigimos que las comunicaciones y el sistema de información sea seguros y confiable. Podemos estar satisfechos porque la nanofotónica es muy inmune al efecto electromagnético y el ruido no le afecta. Resumiendo las virtudes de la nanofotónica permite diseñar dispositivos extremadamente pequeños con alta velocidad de transmisión, alta eficiencia energética, bajas pérdidas e inmunes al ruido electromagnético. ¿Que más se puede pedir?

Como ya hemos comentado en otros "a fondos", el futuro de la domótica pasa por entornos inteligentes sensibles al contexto que responden de manera adaptativa a nuestras necesidades y hábitos, para facilitarnos la vida diaria en el hogar, lugares de ocio y trabajo; estamos hablando de Inteligencia Ambiental (AmI). Recordemos que AmI implica que estaremos rodeados por interfaces inteligentes embebidos en objetos cotidianos como el mobiliario, la ropa, los vehículos y las carreteras. A medida que nos movamos a través de esos entornos, estos interfaces registrarán nuestra presencia, llevando a cabo automáticamente ciertas tareas, adaptándose a nuestro contexto e incluso anticipándose a nuestras necesidades. Imaginemos que una taza de café adoptara diferentes colores en función de lo caliente que está la bebida contenida en ella, de esta manera ya nunca nos quemaríamos la lengua al beber. Esto será posible gracias a la nanotecnología que es la tecnología de la Inteligencia Ambiental. Esta tecnología será protagonista en el futuro de la Domótica, siendo ubicua (que se encuentra en todas partes), la encontraremos en cada rincón de nuestra casa y en cada uno de nuestros artículos de uso común como ropa, electrodomésticos, juguetes y hasta en nuestros medicamentos. Esto no implica que sea intrusiva, que es una de las reticencias de algunas personas  a esta tecnología, sino todo lo contrario, el entorno se adapta perfectamente al contexto y no es visible por el ojo humano, haciendo la vida más cómoda a las personas.

Para ir finalizando, resumiremos que la nanotecnología es la ciencia que nos permite crear materiales nanoestructurados (dieléctricos, metálicos o semiconductores) y la nanofotónica utiliza estos materiales para crear sistemas a escala nanométrica (variando diámetros de nanopartículas y creando guías de conducción) que permitan realizar procesado de señal óptica. La nanofotónica se usa en investigación de muchas disciplinas, desde la biomedicina hasta las redes de comunicaciones ópticas, se puede decir que es una tecnología de aplicación interdisciplinar.

En conclusión, la nanofotónica es una de las tecnologías del futuro que nos llevará a una revolución tecnológica que cambiará la forma de vivir y de relacionarnos con los objetos que nos rodean, creando entornos inteligentes que se adaptarán a nuestras necesidades y hábitos, dando lugar en nuestros hogares a la domótica del futuro. Desde Domodesk estaremos pendientes de los avances en materia nanofotónica, y desde hoy ya empezamos a diseñar los hogares del futuro pensando siempre en ofrecer respuestas sencillas a problemas complejos que hagan la vida más fácil a las personas.

Más información en: http://www.ntc.upv.es/ (Centro de Tecnología Nanofotónica de Valencia)                      

Castillo Jesus

C.I. 15430564

CRF

Cristal fotónico

Un cristal fotónico es un material estructurado de forma que su función dieléctrica varíe periódicamente en el espacio. Aunque existen manifestaciones naturales de estos materiales, como los ópalos o ciertas estructuras microscópicas que dan lugar a coloraciones en las alas de algunas mariposas, se trata de materiales relativamente novedosos propuestos simultánea e independientemente por los profesores Ely Yablonovitch y Sajeev John para inhibir la emisión espontánea y para producir localización de luz respectivamente.

Los cristales fotónicos^[1] son nanoestructuras ópticas periódicas que están diseñadas para afectar el movimiento de los fotones de un modo similar al que la periodicidad de un cristal semiconductorelectrones. Los cristales fotónicos aparecen en la naturaleza y han sido estudiados por los científicos con diversos intereses durante los últimos 100 años. afecta al movimiento de los

Introducción [editar]

Los cristales fotónicos están compuestos de nanoestructuras dieléctricas o metal-dieléctricas periódicas que afectan a la propagación de las ondas electromagnéticas (EM) del mismo modo que el potencial periódico en un semiconductor afecta el movimiento de los electrones, definiendo bandas de energía permitidas y prohibidas. Básicamente, los cristales fotónicos contienen regiones internas con constantes dieléctricas altas y bajas que se repiten de forma regular. Las ondas de luz que tiene permitido propagarse se conocen como modos, los grupos de modos forman las bandas. Las bandas de longitudes de ondas no permitidas se llaman bandas prohibidas. Esto da lugar a diferentes fenómenos ópticos como la inhibición de emisión espontánea, espejos de alta-reflexión omni-direccionales y guías de onda con perdidas bajas, entre otros. Debido a que el fenómeno físico está basado en la difracción, la periodicidad de la estructura del cristal fotónico ha de estar en el mismo orden de longitud de la mitad de la longitud de onda de las ondas EM, es decir, las regiones de constantes dieléctricas altas y bajas que se repiten han de tener las siguientes dimensiones; desde aproximadamente 200 nm (azul) hasta 350 nm (rojo) para cristales fotónicos operando en la parte visible del espectro. Esto hace que la elaboración de cristales fotónicos sea tediosa y difícil.

Historia de los cristales fotónicos [editar]

Aunque los cristales fotónicos han sido estudiados de un modo u otro desde 1887, el término "cristal fotónico" fue empleado por primera vez unos 100 años más tarde, después de que Eli Yablonovitch y Sajeev John publicaran sendos artículos en 1987, publicaciones que son referentes en el campo^{[2] [3]} .

Anteriormente a 1987, cristales fotónicos unidimensionales formados a base de apilar periódicamente múltiples láminas de dieléctricos (como en los espejos de Bragg) habían sido estudiados extensamente. Lord Rayleigh empezó a estudiarlos en 1887^[4] , mostrando que dichos sistemas poseen una banda fotónica prohibida, un rango espectral de gran reflexión, en una dimensión. Hoy en día esas estructuras son usadas en una gran variedad de aplicaciones; desde recubrimientos reflectantes para mejorar la efectividad de LEDs hasta espejos de gran reflexión en algunas cavidades láser (ver, por ejemplo; el diodo laser VCSEL). Bykov^[5] desarrolló un estudio teorético detallado de estructuras ópticas unidimensionales, siendo el primero en investigar el efecto de una banda fotónica prohibida sobre la emisión espontánea de átomos y moléculas infiltradas en una estructura con propiedades fotónicas. Bykov incluso pronosticó qué podría ocurrir si se empleasen estructuras bi- y tridimensionales^[6] . Sin embargo estas ideas no tuvieron éxito hasta después de las dos publicaciones de Yablonovitch y John en 1987. Ambos artículos consideraron estructuras periódicas, cristales fotónicos, de alta dimensionalidad. La motivación principal de Yablonovitch era eludir las densidades de estados fotónicos, con la intención de controlar la emisión espontánea de materiales infiltrados en cristales fotónicos. La idea de John era usar los cristales fotónicos para influir la localización y el control de la propagación de luz.

Después de 1987 el número de publicaciones científicas sobre cristales fotónicos comenzó a crecer exponencialmente. Sin embargo, debido a la dificultad que implica el fabricar estas estructuras a escala óptica (ver Fabricación), los estudios anteriores eran o bien teoréticos o en el rango de las microondas, donde los cristales fotónicos pueden ser fabricados en la mucho más accesible escala de los centímetros. Esto se debe a la propiedad de los campos electromagnéticos conocida como invariabilidad de escala – resumiendo, los campos electromagnéticos, así como las soluciones a las ecuaciones de Maxwell, no tienen longitud escalar propia y, por lo tanto, una solución para una estructura en la escala de los centímetros y una frecuencia en el rango de las microondas es la misma que para una estructura en la escala de los nanómetros y una frecuencia en el visible. En 1991 Yablonovitch mostró la primera banda fotónica prohibida en tres dimensiones en el orden de las microondas^[7] .

En 1996 Thomas Krauss hizo la primera demostración de un cristal fotónico en dos dimensiones para longitudes de onda en el visible^[8] . Esto abrió el camino a la fabricación de cristales fotónicos en semiconductores aprovechando los métodos empleados en la industria de los semiconductores. Más adelante esas mismas técnicas empezaron a emplear cristales fotónicos planares, cristales fotónico bidimensionales perforados en láminas de semiconductores, la reflexión interna total confina la luz en las laminas y permite los efectos de un cristal fotónico, de esa forma se logra usar la dispersióncircuitos integrados de ordenadores para mejorar el procesamiento óptico de comunicación tanto dentro como entre los chips. fotónica en las laminas. La investigación se dirige al uso de cristales fotónicos planares en

Los cristales fotónicos bidimensionales encuentran su uso comercial en forma de fibras de cristal fotónico (también conocidas como fibras microestrucuradas). Las fibras de cristal fotónico fueron desarrolladas por Philip Russell en 1998 y pueden diseñarse para obtener propiedades mejoradas sobre una fibra óptica convencional.

El estudio de los cristales fotónicos tridimensionales ha evolucionado más despacio que su homologo bidimensional. Esto es debido a la mayor dificultad en su fabricación ya que no ha heredado ni hay ninguna técnica disponible proveniente de la industria de semiconductores para la fabricación de cristales fotónicos tridimensionales. Se ha intentado, de todos modos, adaptar algunas técnicas y se ha llegado a demostrar algún gran avance^[9] , por ejemplo, en la fabricación de estructura "pila de leña" (en Inglés; "woodpile") construidas a base de depositar sucesivas capas de materiales. Otra línea de investigación consiste en fabricar las estructuras fotónicas tridimensionales mediante auto-ensamblaje, básicamente se trata de de permitir que nanoesferas dieléctricas suspendidas en un disolvente se dispongan en estructuras trimensionales periódicas que posean una banda fotónica prohibida (ver Cristales fotónicos coloidales).

Fabricación [editar]

El mayor desafío para obtener cristales fotónicos de alta dimensionalidad es la fabricación de estas estructuras con suficiente precisión para prevenir pérdidas debidas a la dispersión que atenúen las propiedades del cristal y que permitan su fabricación en serie. Un método prometedor de fabricar cristales fotónicos bidimensionales son las fibras de cristal fotónico o fibras microestructuradas. Usando técnicas de grabado desarrolladas para fibras ópticas se reúnen estos dos requisitos y las fibras de cristal fotónico están disponibles para su comercialización. Otro método prometedor para desarrollar cristales fotónicos en dos dimensiones son los cristales fotónicos planares. Estas estructuras consisten en laminas de un material (por ejemplo, silicio) que puede ser litografiado usando técnicas prestadas de la industria de los semiconductores. Estos diseños tienen el potencial de combinar las aplicaciones fotónicas con las electrónicas en un mismo circuito integrado.

Para los cristales fotónicos tridimensionales varias técnicas han sido usadas incluyendo la fotolitografía y técnicas de grabado similares a las usadas en la fabricación de circuitos integrados. Algunas de estas técnicas están ya disponibles, por ejemplo; "Nanoscibe´s Direct Laser Writing system". Tratando de evitar métodos de nanotecnología y su compleja maquinaria, se han buscado otras alternativas para crecer cristales fotónicos coloidales mediante auto-ensamblaje.

Calculo de la estructura de bandas fotónicas [editar]

La banda fotónica prohibida es básicamente un salto entre la línea del aire y la línea del dieléctrico en la estructura de bandas de energía debido a la dispersión refractiva. Al diseñar un cristal fotónico es necesario pronosticar la posición y el tamaño de la banda prohibida, esto se hace mediante un cálculo de simulación usando uno de los siguientes métodos.

1. Método de expansión de ondas planas o aproximación escalar
2. Método de las Diferencias Finitas en el Dominio del Tiempo^[10]
3. Método espctral de Orden-N^{[11] [12]}
4. Método de Korringa-Kohn-Rostoker (KKR)

Básicamente estos métodos calculan las frecuencias (modos normales) de los cristales fotónicos para cada valor de la dirección de propagación dada por el vector de onda o viceversa, los valores del vector de onda k para cada frecuencia, en el espacio recíproco. Las diferentes líneas en la estructura de bandas corresponden a los diferentes valores de n, el índice de las bandas. Para una introducción a la estructura de bandas fotónicas se recomienda el libro de Joannopoulos; Photonic Crystals: Molding the Flow of Light,^[13] en Inglés.

Estructura de bandas de un cristal fotónico unidimensional, espejo de Bragg, calculada usando el método de aproximación escalar.

El método de expansión de ondas planas, o aproximación escalar, puede ser usado para calcular la estructura de bandas planteando las ecuaciones de Maxwell como un problema de valores propios, y así resolviendo las frecuencias propias para cada dirección de propagación del vector de onda. Se resuelve directamente el diagrama de dispersión. Los valores de fuerza del campo eléctrico se pueden calcular sobre el todo el problema usando los vectores propios del mismo problema. La foto que se muestra a la derecha corresponde a la estructura de bandas de un espejo de Bragg, o un cristal fotónico monodimensional, consistente en laminas de un dieléctrico con una constante dieléctrica de 13 intercaladas con laminas de aire, y una relación entre la periodicidad entre capas y su grosor (d/a) de 0.5. La solución se obtiene aplicando ondas planas en 101 sobre la primera zona de Brillouin.

Aplicaciones [editar]

Los cristales fotónicos son atractivos materiales con propiedades ópticas que permiten controlar y manipular el flujo de luz. Los cristales fotónicos monodimensionales son utilizados ampliamente como láminas ópticas delgadas con aplicaciones que van desde recubrimientos de lentes y espejos con baja y alta reflexión hasta pinturas que cambian de color y tintas. Los cristales fotónicos de mayor dimensionalidad son de gran interés tanto para la investigación teórica como practica y los bidimensionales empiezan a encontrar usos comerciales. Los primeros productos comercializados que incluían cristales fotónicos periódicos en dos dimensiones son las fibras microestructuradas, que gracias a su estructura microscópica confinan la luz con resultados radicalmente mejores que para las fibras ópticas convencionales y encuentran su aplicación en aparatos de óptica no linear y como insólitas guías de luz. Sus análogos en tres dimensiones están lejos de llegar a comercializarse pero ofrecen características adicionales que pueden dar lugar a un nuevo concepto de tecnologías (por ejemplo; computadores ópticos) una vez que se controlen ciertas facetas tecnológicas como su fabricación y los principales problemas como el desorden en las estructuras.

Castillo Parra Jesus Antonio

C.I. 15430564

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