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Explosiones para poder producir grafeno en masa, una realidad

Explosiones para poder producir grafeno en masa, una realidad

Producir grafeno en masa es un auténtico desafío para el que la ciencia todavía no tiene respuesta, ya que es algo muy difícil y costoso con los conocimientos y medios de que disponemos actualmente. Sin embargo un descubrimiento accidental podría haber dado a los científicos la clave para superar dicho reto y la misma es bastante sorprendente, ya que hablamos de explosiones. Un grupo de expertos de la Universidad de Kansas, en Estados Unidos, estaba detonando gas acetileno y oxígeno con una bujía para crear una especie de aerogel de hollín de carbono pero el proceso no salió como esperaban. En su lugar obtuvieron un material que describen como "una especie de tarta de color negro", y que para su sorpresa resultó que contenía grafeno. Por si alguien se pregunta cómo es posible esto recordamos que el grafeno es un elemento bidimensional de apenas un átomo de grosor que está compuesto por carbono puro. Las posibilidades que plantea este descubrimiento son muy importantes, ya que podría abrir las puertas a la creación de grandes cantidades de grafeno de manera eficiente y económica, aunque como habréis podido imaginar todavía quedan cosas por pulir. Una de las más importantes es encontrar la forma de separar el grafeno segundos después de que se produzca la detonación para evitar que se convierta en un aerogel, aunque posteriormente tendrán que descubrir la manera de escalar el proceso para que pueda tener una aplicación real a nivel industrial. Más información: Universidad del Estado de Kansas.
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30/01/2017Isidro Ros
Láminas de grafeno: 10 veces más duras que el acero y 20 veces más ligeras

Láminas de grafeno: 10 veces más duras que el acero y 20 veces más ligeras

Hemos escuchado hablar en numerosas ocasiones del potencial que tiene este material en numerosos sectores dentro del mundillo tecnológico, ¿pero sabías que además las láminas de grafeno pueden ser hasta 10 veces más duras que el acero? Y no sólo eso, además son hasta 20 veces más ligeras y tienen una densidad que apenas al 5% si comparamos con dicho metal. El MIT ha llevado a cabo un interesante experimento donde han puesto a prueba esa resistencia, utilizando para ello una estructura de plástico que ha sido imprimida en 3D y que está reforzada con láminas de grafeno. Como podemos ver en el vídeo hay otro elemento importante además de dichas láminas, la propia estructura del objeto, ya que tiene un acabado ondulado en forma de colmena que también contribuye a incrementar su resistencia frente a la presión. En la realización del experimento también se descubrió un dato muy interesante gracias al uso de dos objetos que a simple vista parecen iguales, pero que no lo son. Uno de ellos tiene una estructura con paredes más gruesas, y el otro más delgadas. Cuando se aplica presión sobre el primero estalla de forma violenta, mientras que el segundo resiste mucho mejor y se va deformando de manera gradual, lo que demuestra, en definitiva, que tiene una dureza mayor a pesar de esa delgadez. Si te preguntas qué tiene de especial este vídeo no te preocupes, te lo explicamos. Es una de las primeras aplicaciones prácticas del grafeno llevadas a la realidad y demuestra, en definitiva, que el mismo podría llegar a ser viable en una gran cantidad de elementos que necesitan componentes de alta resistencia, como los bloques para la construcción de puentes, por ejemplo. Más información: MIT.
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09/01/2017Isidro Ros
El grafeno refrigera componentes hasta 4 veces mejor

El grafeno refrigera componentes hasta 4 veces mejor

Científicos de la Chalmers University of Technology en Suecia, en colaboración con miembros de otras entidades educativas, han descubierto que el grafeno refrigera componentes electrónicos mucho mejor que otros elementos actuales, como el cobre, por ejemplo. Esto se debe principalmente a que la conductividad del grafeno es cuatro veces mayor que la del cobre y se muestra como un descubrimiento importante en el que, por desgracia, no han tardado en aparecer problemas que lastran su uso en el mundo real. El principal y más importante viene dado por el hecho de que las capas basadas en grafeno que se añaden para ser utilizadas como material disipador sólo son aplicables en componentes que no generan una gran cantidad de calor, y el motivo es simple, la adherencia y la extrema delgadez de dichas capas. Lo explicamos de forma sencilla para que se entienda mejor la relación. En primer lugar para poder unir la capa de grafeno al semiconductor los investigadores tuvieron que recurrir a enlaces covalentes entre dicha capa y la superficie de aquél. Bien, como vemos unir la capa de grafeno es complicado, pero además tiene un grosor de unos pocos átomos y por tanto no puede enfrentar por sí misma una gran cantidad de calor. Para muchos la solución pasaría por añadir más capas pero justo ahí es donde entra en acción lo que hemos dicho un par de párrafos más arriba, los problemas de adherencia que hacen que las nuevas capas de grafeno dejen de mantenerse "pegadas". Con todo es un descubrimiento muy interesante que puede resultar prometedor en ciertos sectores, como los LEDs, la tecnología láser y la radiofrecuencia. Más información: DvHardware.
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13/07/2015Isidro Ros
Cables de cobre y grafeno podrían revolucionar las CPUs

Cables de cobre y grafeno podrían revolucionar las CPUs

Desde su descubrimiento el grafeno ha sido visto como uno de los elementos con más posibilidades dentro del mundillo tecnológico, y ahora una nueva investigación asegura que podría revolucionar las CPUs en conjunción con la integración de cables de cobre. Precisamente uno de los grandes problemas que plantea el uso del grafeno es que su grado de conducción es tan alto que apagar un circuito basado en el mismo resulta complicado, sobre todo si no queremos alterar su principales características. En este sentido nuevos estudios de la Universidad de Stanford han llegado a la conclusión de que la integración de cableado de cobre junto al grafeno podría ser la mejor opción, ya que se consigue mantener un gran aumento de rendimiento que incluso mejora con la progresiva reducción de tamaño de los cables de cobre. Sin embargo la progresiva reducción del cableado de cobre manteniendo su capacidad para transportar la misma cantidad de electrones sin que se vea dañado es uno de los grandes desafíos que enfrentan los expertos, y en este sentido el uso de grafeno como aislante parece tener un efecto satisfactorio, ya que afecta positivamente a la estructura del cobre haciendo que sus paredes se separen y que el calor fluya mejor. ¿Qué podríamos esperar de esta tecnología? Pues un aumento de rendimiento de hasta el 30%, aunque por desgracia la producción de grafeno en grandes cantidades es todavía algo muy complicado, tanto que afecta negativamente al desarrollo e implantación real de este tipo de avances. Más información: Softpedia.  
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21/06/2015Isidro Ros
Las bombillas de grafeno estarán disponibles este año

Las bombillas de grafeno estarán disponibles este año

Las bombillas de grafeno estarán disponibles a finales de año convirtiéndose en el primer producto de consumo comercialmente viable de este material, súper delgado, súper resistente y súper conductor que dicen será el futuro de la fabricación de microchips. Las bombillas de grafeno han sido diseñadas en la Universidad de Manchester, donde se descubrió este material por los científicos Andre Geim y Kostya Novoselov, lo que les valió el premio Nobel. El desarrollo tiene un diseño típico de bombilla, cuenta con un filamento LED con revestimiento de grafeno, lo que permite conducir la electricidad y el calor de manera más eficaz. La bombilla utilizará menos energía, durará más y aportará una mayor "calidez", un aspecto perdido en las LED típicas sobre las lámparas estándar. Se espera que el coste de venta al público sea igual o inferior de las bombillas LED de similar potencia. El desarrollo de la bombilla de grafeno ha sido financiado por la firma especializada canadiense Graphene Lighting, uno de cuyos directores es el profesor Colin Bailey, vicerrector de la Universidad de Manchester y a cargo del Instituto Nacional del Grafeno del Reino Unido. Un centro creado con fondos del gobierno y de la Unión Europea al que se han adeherido más de 35 empresas de todo el mundo para desarrollar proyectos sobre grafeno. Proyectos donde destaca por el encima del resto la fabricación de chips. Algunos científicos consideran al grafeno como el sucesor del silicio, material base utilizado en electrónica, computación y comunicaciones. Intel, IBM, HP o Samsung tienen avanzados desarrollos para fabricación de chips sobre grafeno aunque sin fecha de salida comercial.
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30/03/2015Juan Ranchal
Grafeno contra el cáncer, otra aplicación del “metal del siglo XXI”

Grafeno contra el cáncer, otra aplicación del “metal del siglo XXI”

Unas propiedades de conducción eléctrica y térmica sobresaliente, convierten al grafeno en el posible sucesor del silicio como base para los chips utilizados en la electrónica y la computación. En MuyComputer tuvimos el privilegio de conocer más a fondo este "metal del siglo XXI" cuando entrevistamos a Tomás Palacios, un investigador que trabaja en su aplicación a sistemas y procesadores que teóricamente podrían llegar a los 1.000 GHz. Si su campo de aplicación en computación es claro y con permiso del siliceno la gran apuesta para próximas generaciones de computadoras, su campo de aplicación es muy amplio, y abarca a baterías, pantallas de visualización, construcción de edificaciones, automóviles o naves, generación y almacenamiento de energía, y hasta condones en una investigación financiada por Bill Gates. El último campo de aplicación que nos llega habla del uso del grafeno contra el cáncer. Una investigación de varias universidades europeas incluyendo la de Manchester, donde trabajan los físicos que recibieron el Nobel en 2010 por su investigación sobre el grafeno. La investigación utiliza óxido de grafeno para combatir las células cancerosas y ha sido probado con éxito en los cánceres más agresivos como pulmón, cerebral, mama o próstata. El óxido de grafeno no es tóxico para las células sanas y podría ser un agente esencial para combatir el cáncer y principalmente la metástasis, causante del 90% de muertes por cáncer. Una investigación esperanzadora para luchar contra los 200 tipos de cánceres conocidos y que siembran la muerte en la población mundial. Y no es la única. Hace un tiempo te contábamos otra aún más avanzada con el mismo objetivo usando nanobots. La técnica consistirá en introducir nanobots programados con un sistema de reconocimiento para destruir las células cancerígenas manteniendo el resto a salvo.
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27/02/2015Juan Ranchal
Bill Gates dona 100.000 euros para fabricar condones de grafeno

Bill Gates dona 100.000 euros para fabricar condones de grafeno

El co-fundador de Microsoft, desde su Fundación filantrópica, ha donado 100.000 euros para la investigación de la nueva generación de condones de grafeno que se esperan poner en el mercado en 2015, con el objetivo de aumentar la prevención sin disminuir el placer, las enfermedades de transmisión sexual y la concepción no deseada. Industria y consumidores llevamos tiempo esperanzados en que el uso del grafeno permita elevar el nivel de la computación mundial a cotas nunca vistas ya que se considera a este material como sustituto del silicio, cuyo empleo está cerca del máximo rendimiento teórico. Sin embargo, la electrónica y tecnología no será el primer campo de aplicación del grafeno, según la curiosa información que nos llega de una nueva donación de la Fundación Bill y Melinda Gates para construir el preservativo del futuro: "Mediante la combinación de la fuerza del grafeno y la elasticidad del látex crearemos un material que será más fino, más fuerte, más flexible, más seguro y lo más importante, más placentero", dicen desde la Universidad de Manchester donde lideran esta investigación. Como sabes, el grafeno, partículas ultrafinas de carbono y nobel a su investigación en 2010, ofrece una conducción eléctrica y térmica sobresaliente, permitiendo (teóricamente) procesadores que podrían trabajar a frecuencias de hasta 1.000 GHz. Un material súper delgado, súper resistente y súper conductor que se ha convertido en una de las grandes esperanzas del futuro de la fabricación de microchips... y también de los nuevos condones. Tienes más información sobre este material y su potencial en el especial que le dedicamos hace ya cuatro año, pero que no ha perdido interés de la mano de una entrevista a Tomás Palacios, científico español, profesor en el Departamento de Ingeniería Electrónica del prestigioso MIT y responsable de una de las investigaciones sobre el grafeno en dispositivos electrónicos.
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22/11/2013Juan Ranchal
¡Samsung prepara procesadores de grafeno de hasta 300 GHz!

¡Samsung prepara procesadores de grafeno de hasta 300 GHz!

Samsung, en particular su laboratorio de tecnología avanzada, está realizando un estudio sobre la base de grafeno en microprocesadores y en el primer informe que han presentado dejan claro que podrían conseguir chips de hasta 300 GHz, algo muy lejano a los actuales chips con base en silicio. Si en las últimas generaciones de procesadores, las frecuencias base varían entre los 2 y 4 GHz, los chips desbloqueados alcanzan los 5 GHz y únicamente mediante técnicas avanzadas de overclocking con refrigeración mediante nitrógeno líquido pueden alcanzarse velocidades de 7 u 8 GHz, los desarrollos basados en grafeno muestran un futuro prometedor. En la actualidad, los dispositivos semiconductores consisten en miles de millones de transistores de silicio. Para aumentar el rendimiento de los semiconductores las opciones han sido reducir tanto el tamaño de los transistores individuales para acortar la distancia de desplazamiento de electrones, como utilizar un material con mayor movilidad que permita una rápida velocidad de los electrones. Durante los últimos 40 años, la industria ha ido aumentando el rendimiento al reducir el tamaño. Sin embargo, los expertos creen que ahora estamos cerca de los límites potenciales de reducción, aunque productores como Intel investigan ya en procesos de fabricación de 5 nanómetros. Otros fabricantes como Samsung apuestan por un futuro distinto con nuevos materiales y aquí entra el grafeno. Descubierto en 2004, es el material más delgado y de mayor conductividad del mundo (los electrones se mueven entre 10 y 100 veces más rápido que con el silicio) por lo que su potencial le hace perfecto para rivalizar con él como base para los chips utilizados en la electrónica, computación y comunicaciones. Últimas investigaciones de las universidades británicas de Manchester y Cambridge, incluidos los premios nobel de física 2010, están trabajando en ello, para resolver uno de sus principales problemas, la poca capacidad de absorción de la luz visible del grafeno. Su combinación con estructuras metálicas minúsculas llamadas nanoestructuras plasmónicas incrementan la capacidad de absorción de luz del material unas veinte veces. Barristor de Samsung La investigación de Samsung apunta a esa dirección con la creación de los ‘barristores’, un transistor de grafeno que promete chips minúsculos de alta eficiencia y rendimiento, con frecuencias de trabajo increíbles para la industria actual de 300 GHz. Samsung no estará solo, ya que Intel o IBM están realizando investigaciones con el grafeno como protagonista aunque se desconoce si terminarán (y cuando) convirtiéndose en productos comerciales.
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19/05/2012Jesús Maturana
Nueva generación de chips con el ‘Big Mac’ de grafeno

Nueva generación de chips con el ‘Big Mac’ de grafeno

Científicos de la Universidad de Manchester han dado un paso más para crear la próxima generación de chips que podrán utilizar ese material casi "mágico" llamado grafeno. Andre Geim  Kostya Novoselov descubrieron el grafeno en 2004 y su investigación les acabó valiendo el premio Nobel. Este material, súper delgado, súper resistente y súper conductor se ha convertido en una de las grandes esperanzas del futuro de la fabricación de microchips. Ya avanzamos algunas de sus posibilidades a través de la entrevista que realizamos a Tomás Palacios hace unos meses. Palacios es un científico español implicado totalmente en las investigaciones con este material, y ahora sus desarrolladores originales junto a otro investigador, el Doctor Ponomarenko (en la imagen) han anunciado nuevos descubrimientos en este área. Geim y Novoselov han creado una especie de "hamburguesa" a lo 'Big Mac' con dos láminas de grafeno y otro material de dos dimensiones, el nitrato de boro, logrando una estructura de cuatro capas que podría ser la clave para sustituir el tradicional silicio en los chips para ordenadores. Al tener el grafeno completamente rodeado de nitrato de boro, los investigadores han podido observar cómo se comporta el grafeno sin estar afectado por el entorno, controlando sus propiedades eléctricas de una forma que antes no había sido posible. Este descubrimiento, afirman sus responsables, podría desembocar en la fabricación de transistores con grafeno con este nuevo método en cuestión de meses, algo que aceleraría la puesta en marcha de la fabricación de chips basados en grafeno para todo tipo de dispositivos a corto plazo.
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10/10/2011Javier Pastor
Nobel para el grafeno

Nobel para el grafeno

Un par de físicos nacidos en Rusia que trabajan en la Universidad de Manchester en Reino Unido han ganado el Premio Nobel de Física por su investigación en las notables propiedades de las partículas ultrafinas de carbono llamadas grafeno. Los físicos son Andre Geim, de 51 años, y Konstantin Novoselov, de tan solo 36 años. Se repartirán el premio, que es de 1 millón de euros. El grafeno permite entre otras cosas una conducción eléctrica y térmica sobresaliente, y es un posible sucesor del silicio. Las notables propiedades del grafeno lo hacen un material perfecto para rivalizar con el silicio como base para los chips utilizados en la electrónica y la computación, pero también podría servir para otras muchas aplicaciones prácticas como la mejora de las pantallas planas, monitorización de polución o creación de nuevos materiales. El grafeno está relacionado íntimamente con otras dos formas de carbono que han generado un debate intenso en los últimos dos años: las llamadas buckyballs, que son una especie de organizaciones de átomos de carbonos con forma de balón de fútbol, y los nanotubos, que son como hojas de papel enrolladas formadas por átomos de carbono. En MuyComputer ya tuvimos la oportunidad de conocer más a fondo este material cuando entrevistamos a Tomás Palacios, un investigador español que trabaja en su aplicación a sistemas y procesadores que teóricamente podrían llegar a los 1.000 GHz gracias al uso del grafeno.
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06/10/2010Javier Pastor
Entrevista con Tomás Palacios

Entrevista con Tomás Palacios

Hace unos días conocimos la noticia de que gracias a un nuevo material llamado grafeno podríamos aspirar a contar con procesadores cuyas frecuencias llegaran a los 1.000 GHz. Hemos entrevistado a Tomás Palacios, responsable de la investigación. Este científico e investigador español lleva ya varios años como profesor en el Departamento de Ingeniería Electrónica del prestigioso MIT, y nos ha dado más detalles sobre sus descubrimientos. A finales del mes de marzo se propagó la noticia de un nuevo descubrimiento en el área de la electrónica que podría tener una aplicación práctica realmente prometedora. Gracias a las propiedades de un material recientemente descubierto llamado grafeno se podrían diseñar multiplicadores de frecuencia mucho más eficientes y que entre otras cosas podrían ser aplicados en los procesadores actuales. Tomás Palacios. Fuente: MIT. Uno de los responsables de esta investigación ha sido Tomás Palacios, un joven profesor español del prestigioso Instituto Tecnológico de Massachusetts con el que nos pusimos en contacto para hablar del tema. A continuación podéis encontrar la entrevista que mantuvimos a través del correo electrónico. MuyComputer: En primer lugar, nos gustaría que te presentaras brevemente y nos contaras cosas sobre tu carrera y experiencia recientes, y cómo has acabado trabajando en el MIT. Tomás Palacios: Yo estudié Ingeniería de Telecomunicaciones en la Universidad Politecnica de Madrid y en el 2002 me fui a la Universidad de California - Santa Bárbara para trabajar en mi doctorado. Durante mi doctorado desarrollé transistores para altas frecuencias en un nuevo semiconductor llamado nitruro de galio (GaN). Acabé el doctorado en el 2006 y ese mismo año acepté una plaza de profesor en el Departamento de Ingeniería Electrónica del MIT. Desde entonces estoy en Boston y mi grupo trabaja en el desarrollo de nuevos dispositivos electrónicos para aumentar la velocidad de las comunicaciones y microprocesadores. MC: ¿Cuánto tiempo llevais tú y tu equipo trabajando en el uso del grafeno para este tipo de componentes? TP: Empezamos a trabajar con el grafeno en el 2007. El grafeno se descubrió en el año 2004. Chip fabricado con grafeno. Fuente: MIT. MC: ¿Podrías explicar los principios básicos que hacen que el grafeno constituya una solución especialmente adecuada para esta investigación? TP: El grafeno es el semiconductor con las mejores propiedades de transporte que se conocen. Por ejemplo, los electrones se mueven entre 10 y 100 veces más rápido que con el silicio. Por ello, es un material muy adecuado para aplicaciones de alta frecuencia. MC: ¿Es cierto que una posible implementación práctica de esta tecnología podría ser aplicada a la fabricación de procesadores para lograr frecuencias de 500 o 1.000 GHz? ¿Qué requisitos deberían cumplir esos procesadores? Actualmente, nuestros dispositivos funcionan a bajas frecuencias ya que no hemos optimizado el diseño. Estamos trabajando en una nueva version que funcionará a frecuencias mucho más elevadas. Aunque es cierto que estos multiplicadores de frecuencia pueden encontrar aplicaciones en microprocesadores, yo creo que las aplicaciones más inmediatas están en el campo de las comunicaciones inalámbricas y sensores. Efecto de la multiplicación de frecuencias. Fuente: MIT. MC: ¿Ha habido algún tipo de contacto con Intel o AMD (u otros fabricantes "convencionales") al respecto? ¿Ves posible la utilización práctica a corto plazo por parte de dichos fabricantes? TP: IBM tiene su propio grupo de investigación en grafeno. Están muy interesados en este material. [N. del Ed.: lo demuestran avances como el que presentaron en diciembre de 2008] MC: ¿Cuáles son las limitaciones del grafeno? ¿Son resolubles? TP: Uno de los problemas principales es el conseguir láminas de grafeno de suficiente tamaño. En nuestros dispositivos hemos utilizado pequeños fragmentos de grafeno de unas 20 micras cuadradas. Por supuesto, si queremos comercializar esta tecnología necesitamos cubrir con grafeno obleas de 300 mm de diámetro. Nuestro grupo está colaborando con el grupo de la profesora Jing Kong en el MIT para resolver este problema. Estructura de un transistor basado en grafeno. Fuente: MIT. MC: Es evidente que la aplicación práctica del grafeno va mucho más allá del mundo de los microprocesadores. ¿Podrías ofrecer algunos ejemplos de escenarios reales en los que el grafeno ofrecerá sus ventajas? TP: El grafeno puede tener importantes aplicaciones en los campos de biosensores y comunicaciones moviles. En estos dos campos es muy importante el poder generar señales de muy altas frecuencias y el grafeno podría ser la solución. MC: ¿Cuáles son los próximos pasos que abordaréis en vuestra línea de investigación? TP: Estamos centrados en mejorar la frecuencia de nuestros dispositivos y en aumentar su eficiencia, es decir, la energía que tenemos que usar para que el dispositivo funcione. Los investigadores Tomás Palacios (izda.) y Jing Kong examinan el funcionamiento del multiplicador de frecuencias en el osciloscopio. Fuente: MIT. MC: Saliendo un poco del tema de las investigaciones sobre el grafeno, me gustaría conocer tus opiniones sobre el mercado de los procesadores actuales para usuarios finales, y más concretamente en los desarrollos de Intel y AMD. Estamos asistiendo a una nueva carrera tecnológica en la que lograr la máxima frecuencia de reloj ya no es el objetivo de dichas CPUs, y en su lugar hemos pasado a una singular carrera por lograr el máximo número de núcleos por procesador. ¿Estimas que esa tendencia se mantendrá a medio plazo, o ves otros paradigmas de diseño de microprocesadores que afecten a estas tendencias? TP: La razón por la que estamos yendo a arquitecturas multi-núcleo es porque cada vez es más difícil reducir el tamaño de los transistores y mejorar su velocidad. Yo creo que este paradigma va a continuar aunque nuevos materiales como el grafeno pueden ayudar a mejorar los transistores. El problema está en cómo comunicar los microprocesadores entre sí. Cuantos más tengas, mayor será la distancia entre ellos y mayor el tiempo de comunicacion. MC: ¿Cuáles crees que son los límites de las tecnologías litográficas actuales? Intel y AMD prometen dar el salto a los 32 nm en 2010-2011, pero ya se están fabricando chips de memoria con escalas aún menores, de modo que... ¿dónde está la barrera? ¿Podría el grafeno u otros complementos del silicio extender la validez de la ley de Moore? Creo que será difícil bajar de 22 nm, pero seguro que se consigue al final. Es difícil saber dónde esta la barrera, pero será necesario introducir nuevos materiales para conseguir que los transistores no sólo sean más pequeños, sino que también funcionen más rápido.
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12/04/2009Javier Pastor
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