NANOTECNOLOGÍA – NANOFABRICACIÓN – NUEVOS MATERIALES EN PROCESOS DE MANUFACTURA SERGIO ANTONIO CUENCA ORTIZ RAFAEL ANTONIO RONDON CASTRO JOSÉ GABRIEL TORTELLO NIETO 2091945 2100060 2091977 GRUPO: M1 HENRY VERA GONZALEZ UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER FACULTAD DE INGENIERÍAS FÍSICO-MECÁNICAS ESCUELA DE INGENIERÍA MECÁNICA BUCARAMANGA, 20 DE FEBRERO DE 2012 Estas pueden ser de tipo semiconductor. en parte. Esta microscopía se ha configurado como herramienta indispensable para interrogar las propiedades de sistemas de tamaño nanométrico. al descubrimiento y posteriores desarrollos del microscopio de fuerzas (AFM). . Las propiedades mencionadas de los microscopios de fuerzas pueden ser aprovechadas para desarrollar nuevas técnicas de modificación y manipulación de superficies a escala nanométrica. mecánico o eléctrico de estructuras nanométricas. El carácter local y el preciso control de las interacciones electromagnéticas permite a esta técnica la investigación del estado químico. con independencia de la naturaleza de las nanoestructuras. moléculas orgánicas o moléculas biológicas.INTRODUCCIÓN El desarrollo alcanzado por las áreas científicas conocidas como nanociencia y nanotecnología se debe. Este método puede constituir las bases para el desarrollo de nuevas técnicas de litografía con definición de motivos por debajo de los 10nm. Conocer las operaciones de conformado de estructuras a nanoescala.OBJETIVO GENERAL Conocer y comprender más a fondo temas relacionados con la nanotecnología y sus procesos en la manufacturas de dispositivos comunes hoy día y materiales utilizados para tal fin. como funciona y en que campos se puede utilizar. Conocer los materiales utilizados para efectuar dichos procesos asi como el producto obtenido después de terminada la fabricación o nanofabricación en nuestro caso. . OBJETIVOS ESPECIFICOS Aprender la definición de nanotecnología. nuevas aplicaciones informáticas con componentes increíblemente más rápidos o sensores moleculares capaces de detectar y destruir células cancerígenas en las partes más delicadas del cuerpo humano como el cerebro. Cuando se manipula la materia a la escala tan minúscula de átomos y moléculas. creación. El desarrollo de esta disciplina se produce a partir de las propuestas de Richard Feynman.NANOTECNOLOGIA La palabra "nanotecnología" es usada extensivamente para definir las ciencias y técnicas que se aplican a un nivel de nanoescala. La mejor definición de Nanotecnología que hemos encontrado es esta: La nanotecnología es el estudio. entre otras muchas aplicaciones. nano quiere decir 10 -9. diseño. manipulación y aplicación de materiales. En síntesis nos llevaría a la posibilidad de fabricar materiales y máquinas a partir del reordenamiento de átomos y moléculas. Supondrá numerosos avances para muchas industrias y nuevos materiales con propiedades extraordinarias (desarrollar materiales más fuertes que el acero pero con solamente diez por ciento el peso). aparatos y sistemas novedosos y poco costosos con propiedades únicas. Por lo tanto. Si bien se han producido durante décadas dispositivos del orden de micrómetros. científicos utilizan la nanotecnología para crear materiales. los . NANOFABRICACIÓN La nanofabricación implica la generación y manipulación de estructuras con dimensiones características menores a 1μm (40 μpulg). aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a nano escala. y la explotación de fenómenos y propiedades de la materia a nano escala. síntesis. esto es unas medidas extremadamente pequeñas "nanos" que permiten trabajar y manipular las estructuras moleculares y sus átomos. demuestra fenómenos y propiedades totalmente nuevas. A continuación te mostramos algunos videos que te ayudarán a comprender mejor este tema. microcardanes. PROCESOS DE FABRICACIÓN DE DISPOSITIVOS MICROELECTRÓNICOS Deposición de película En el procesamiento de dispositivos microelectrónicos se usan mucho las películas de distintos tipos. tungsteno. La epitaxia se define como el crecimiento de un depósito con vapor o de un electro depósito en el que la orientación de los cristales depositados se relaciona en forma directa con la del substrato cristalino. en los que las dimensiones características de los componentes son del orden de micrómetros. Los óxidos de crecimiento térmico tienen una mayor pureza que los depositados porque crecen en forma directa sobre el substrato de alta calidad. nitruro de silicio. MICROMAQUINADO Un área importante de investigación continua es el desarrollo de los sistemas micromecánicos. titanio y aluminio. dióxido de silicio. Entre las películas comunes están las de polisilicio.procesos a nanoescala prometen proporcionar grandes mejoras y revolucionar dispositivos en pequeña escala. se deben usar métodos de deposición si la composición de la capa deseada es distinta de las del material de substrato. Litografía . en especial aislantes y conductoras. Oxidación Se refiere al crecimiento de una capa de óxido como resultado de la reacción del oxígeno con el material del substrato. Sin embargo. microfuelles y diversos sensores y dispositivos de medición. En algunos casos las obleas tan solo sirven como soporte mecánico sobre el cual se hacen crecer capas epitaxiales. dosificación de medicamentos. Como ejemplos de estos sistemas son los microactuadores electromagnéticos de las unidades de disco duro. sensores y sistemas de diagnóstico médico. dispositivos mecánicos revolucionarios. Entre las aplicaciones potenciales de estos materiales y dispositivos incluyen la electrónica. Grabado (ataque) Es el proceso mediante el cual se eliminan capas enteras o regiones determinadas de capas. Difusión e implantación de iones Es un proceso mucho más extenso y requiere equipo especializado. mediante conjuntos de placas deflectores asegurando así el recorrido uniforme sobre substrato. Los materiales que se usan con más frecuencia siguen siendo el aluminio y las aleaciones de aluminio y el cobre. Se trazan normalmente muchas miles de veces mayores que su tamaño final y las figuras de los retículos pasan por una serie de reducciones antes de ser aplicadas en forma permanente a una placa de cuarzo libre de defectos. Uno de los criterios más importantes en este proceso es la selectividad. El sistema completo de implantación debe trabajar al vacío. que define la capacidad de atacar un material sin atacar a otro. como de un millón de electrón volts. Metalización y prueba Se refiere a la interconexión de los elementos del circuito integrado. y tiene un importante papel en la secuencia de fabricación. y cada vez se usa una retícula distinta para definir las diversas áreas de los elementos. el rayo barre la oblea. En forma parecida a la de los tubos de rayos catódicos. para después elegir al dopante deseado mediante un separador de masas. En la práctica común. . este proceso se lleva a cabo en los siguientes pasos: Interconexiones: se hacen con metales de baja resistencia eléctrica y buena adhesión a las superficies aislantes dieléctricas. La implantación se logra acelerando los iones a través de un campo de alto voltaje. se aplica el proceso litográfico muchas veces a cada circuito microelectrónico.Es un proceso mediante el cual se transfieren las figuras geométricas que definen los componentes de una retícula a la superficie del substrato. materiales más ligeros y resistentes y diversas aplicaciones en el campo de la electrónica. incluido el desarrollo de recubrimientos y películas mejoradas. La norma actual de Planarización de alta densidad de interconexiones se ha convertido rápidamente en un pulido químico mecánico. . Electromigración: es el proceso por el cual los átomos de aluminio se mueven físicamente debido al impacto de los electrones que se desplazan cuando las corrientes son altas. El primer fullereno se descubrió en 1985 y se han vuelto populares entre los químicos. tanto por su belleza estructural como por su versatilidad para la síntesis de nuevos compuestos. a) Los fullerenos son la tercera forma más estable del carbono. NANOMATERIALES Basados en carbono Estos nanomateriales están compuestos mayoritariamente por carbono y suelen adoptar formas como esferas huecas. Los nanomateriales de carbono con forma elipsoidal o esférica se conocen como fullerenos. Su estructura puede considerarse procedente de una lámina de grafito enrollada sobre sí misma. el grafito o los fullereno. b) Los nanotubos de carbono son una forma alotrópica del carbono. como el diamante. Estas partículas tienen muchas aplicaciones posibles. el resultado puede llevar a nanotubos de distinto diámetro y geometría interna. Dependiendo del grado de enrollamiento. ya que se presentan en forma de esferas. elipsoides o tubos. mientras que los cilíndricos reciben el nombre de nanotubos. y la manera como se conforma la lámina original. es crítica en la reducción de cortos entre metales y la reducción de variación de ancho de línea de la interconexión. elipsoides o cilindros. Planarización: es la producción de una superficie plana de estas capas intermedias de dieléctrico. tras el diamante y el grafito. este proceso implica pulir físicamente la superficie de la oblea en forma parecida a como una lijadora de disco o de banda aplana las salientes en una pieza de madera. Las nanopartículas. Esta propiedad se podría utilizar también para la catálisis. protectoras.Basados en metales Estos nanomateriales incluyen puntos cuánticos. La superficie de un dendrímero tiene numerosos extremos de cadena. que se pueden adaptar para desempeñar funciones químicas específicas. debido a que los dendrímeros tridimensionales contienen cavidades interiores en las que se pueden introducir otras moléculas. nanopartículas de oro y plata y óxidos metálicos como el dióxido de titanio. Esta reacción es la que produce la corrosión de los metales al estar expuesto al oxigeno del aire. ya se están añadiendo a numerosos productos. . pueden ser útiles para la administración de fármacos. Dendrímeros Estos nanomateriales son polímeros de tamaño manométrico construidos a partir de unidades ramificadas. b) Los óxidos metálicos son compuestos con elevado punto de fusión que se forman como consecuencia de la reacción de un metal con él oxígeno. Además. a) Un punto cuántico es una estructura cristalina a nanoescala que puede transformar la luz. para mejorar sus propiedades mecánicas. lo que lo hace apropiado para utilizarlo en construcciones a nanoescala de aplicaciones computacionales donde la luz es utilizada para procesar la información. térmicas. Compuestos Los compuestos combinan las nanopartículas con otras nanopartículas o con materiales de mayor tamaño. etc. El punto cuántico se considera que tiene una mayor flexibilidad que otros materiales fluorescentes. como arcilla a nanoescala. desde piezas de automóviles a materiales de empaquetado. La nanotecnología es la ciencia aplicada a estructuras del orden de nanómetros. .CONCLUSIONES Los procesos de nanofabricación que se llevan a cabo en la actualidad generalmente son para dispositivos electrónicos. Existen diversos procesos que se llevan a cabo para la producción y obtención de nuevos materiales en manufactura moderna. Serope y SCHMID.BIBLIOGRAFÍA KALPAKJIAN. México: Pearson Education. 2002. 4 edición. Steven R. 764-766. . 928936. ingeniería y tecnología. p. Manufactura.
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