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El desarrollo científico de la electrónica y su impacto en la sociedad
19-julio-2011
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Por Edmundo A. Gutiérrez-D. (INAOE)*

La electrónica ha sido convencionalmente vista como una disciplina de desarrollo tecnológico orientada a satisfacer las demandas del mercado industrial en general. La industria automotriz, por ejemplo, ha hecho uso intenso de los sistemas de monitoreo y control del sistema de frenado, de inyección de combustible, de sistemas de proximidad y seguridad, etcétera. Tanto así, que hoy en día un automóvil moderno no se concibe sin la inclusión de un micro-controlador.

En este micro-controlador, versión simplificada de un microprocesador, que en el argot mundano se le llama "computadora", residen todas las instrucciones para la lectura y procesamiento de la información que los múltiples sensores electrónicos del automóvil recaban; por ejemplo, presión de aire, nivel de aceite, temperatura, nivel de combustible, velocidad, nivel de iluminación, entre otros. En la industria aeronáutica estos sistemas se han llevado a un nivel de sofisticación mucho mayor, donde la precisión en el monitoreo de múltiples señales, así como la toma de decisiones son fundamentales para preservar la vida de los pasajeros.

Hoy en día, para cualquier lugar que volteemos, encontraremos la omnipresencia de la electrónica, sea ésta en dispositivos de comunicación móvil o de entretenimiento, en enseres domésticos, en laboratorios de investigación científica, o en la ampliamente diseminada área de la computación y sus múltiples vertientes. En el centro o corazón de todos estos sistemas electrónicos existe un procesador de información, coloquialmente llamado "microprocesador".

Los microprocesadores son arreglos de transistores, que interconectados entre sí, realizan las funciones de procesamiento, almacenamiento y transmisión de información (los más avanzados son los utilizados en los sistemas de cómputo); entre más complejo y veloz es el comportamiento de un microprocesador, más transistores debe contener. El transistor es la celda mínima o unitaria del microprocesador o cualquier otro tipo de "chip".

Por ejemplo, el último de los microprocesadores de la compañía Intel contiene aproximadamente mil millones de transistores en un área aproximada 1.5 por 1.5 centímetros cuadrados. Esto implica la fabricación de transistores de un tamaño de 22 nano-metros (nm); un nano-metro es equivalente a un metro dividido en mil millones de partes. Para darnos idea de lo que significa un transistor de 22 nm, en el espesor de un cabello humano se podrían colocar unos 4,500 transistores o, dicho de otra manera, el microprocesador será capaz de procesar 20 millones de instrucciones en el tiempo que una bala se desplaza en promedio 30 centímetros.

El silicio es el material fundamental en la fabricación de estos microprocesadores, por lo que en el caso de un transistor de 22 nm estamos hablando de tan sólo 88 átomos contenidos en el transistor.

El desarrollo tecnológico para la fabricación de la electrónica actual ha requerido de un enorme esfuerzo científico para comprender el movimiento de una carga eléctrica (electrón) a través de unas cuantas capas atómicas. Este esfuerzo científico, en lo que podemos llamar la "nanoelectrónica", ha implicado la investigación científica conjunta de diversas disciplinas, tales como la química, la física, las matemáticas, las ciencias computacionales, y muy particularmente la mecánica atomística o cuántica que estudia el movimiento de partículas a escala atómica o molecular.

Es precisamente la investigación científica de la nanoelectrónica la que ha dado pie a la aplicación e interacción con el ámbito social más que el comercial. Estamos hablando de la nano-tecnología en general, con ramificaciones inter y multidisciplinarias en la electrónica, la biología, y la medicina. La nanoelectrónica, la nanobiología, y la nanomedicina comparten algo en común: la escala nano-métrica, molecular y atomística en la cual se llevan a cabo sus procesos físico-químico-moleculares.

La nanoelectrónica ha sido capaz de desarrollar dispositivos electrónicos con dimensiones que van desde los 10,000 nm (equivalente a una célula de cáncer), los 1,000 nm (bacteria), los 100 nm (virus), los 10 nm (anti cuerpos), y aún más pequeños en el rango de 1 nm (glucosa), con lo cual se abre una gran puerta para la investigación científica orientada al sector social de la medicina, la biología, la ecología, y los alimentos. En ese sentido, muchos de los procesos físico-químico-moleculares que se llevan a cabo en el mundo atomístico también están íntimamente relacionados con los procesos de generación y almacenamiento de energía, por lo que esta línea de investigación científica también abre la puerta para la búsqueda de fuentes de energía alternativa.

Hoy en día en Europa, más que en Estados Unidos, se está haciendo un esfuerzo muy grande en enfocar la investigación científica hacia la satisfacción de necesidades sociales. Se desarrollan sistemas mecánico-químico-eléctricos para monitorear remotamente pacientes con enfermedades o discapacidades, o para vigilar variables ecológicas como temperatura, humedad, radiación solar, etc. En México, instituciones como la Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM), el Instituto Politécnico Nacional (IPN), entre otras, hacen investigación relacionada a esta área. En particular, el Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) cuenta también con un laboratorio de fabricación de nano-electrónica.

El Dr. Edmundo A. Gutiérrez-D. es investigador Titular C de la Coordinación de Electrónica del Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE), ubicado en Tonantzintla, Puebla, México.

***

Para más información de las actividades que desarrolla el Sistema de Centros Públicos de Investigación Conacyt, consulte las páginas México CyT y Gaceta CyT México.

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Nota del editor
El Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica (INAOE) ha publicado también en el blog "Con-Ciencia" los siguientes artículos:

  • Rodríguez Guillén, Mónica (INAOE). "La química de las estrellas". 19 de abril de 2011.
  • Corona, Alonso, D. V. B. Murthy, José L. Olvera y Humberto Lobato, (INAOE). "Sensor de materiales ultra compacto con tecnología metamaterial". 10 de junio de 2010.
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    Me agrada : Tengo 76 años y la electronica me asusta y me seduce, intento seguir los avances con mis artriticos conocimientos.

     Enviado por Francisca - 20-julio-2011 a las 13:33 Enviar mail al autor

     

    Considero la nanotecnología como indispensable e ineludible en las próximas centurias. Por favor continúen teníendonos al tanto. Gracias!!!

     Enviado por Bm - 20-julio-2011 a las 12:54 Enviar mail al autor

     
     
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    Sistema de Centros Públicos de Investigación Conacyt

    Este es un blog del Sistema de Centros Públicos de Investigación Conacyt que tiene el objetivo de dar información relevante de ciencias sociales, ciencias naturales y tecnología; el conocimiento científico y tecnológico creado busca contribuir a la solución de problemas de prioridad nacional que incremente la competividad del país e impulsar el bienestar de la sociedad mexicana. Se publicará cada martes.

    El Sistema de Centros Públicos de Investigación Conacyt es un conjunto de 27 instituciones distribuidas en todo el país, varias de las cuales tienen más de 30 años de historia, convirtiéndose en generadoras de conocimiento altamente especializado y competitivo a nivel nacional e internacional y es un referente para la toma de decisiones en materia de políticas públicas.

    Editor del blog: Miguel Acosta Valverde, twitter: @macosta5811

     
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