Una estructura vibrante de tamaño nanométrico presentan propiedades muy interesantes para desarrollar sistemas que pueden proporcionar soluciones a problemas actuales en distintos ámbitos. Para comprender mejor cómo funcionan estos sistemas, nos fijaremos primero en cómo funciona una guitarra.
El sonido de una guitarra se genera por el movimiento periódico (o vibración) que efectúan sus cuerdas después de provocar su desplazamiento con el dedo. Cada cuerda de la guitarra tiene una forma de vibrar distinta, que se caracteriza principalmente por cómo de rápido vibra. La frecuencia de vibración es una manera de cuantificar la velocidad de vibración y se mide en hercios o ciclos de oscilación por segundo. Cada cuerda emite un sonido con unas frecuencias de vibración concretas.
Se pueden aprovechar las propiedades de vibración de las cuerdas nanométricas para construir sistemas que son útiles para diversos campos de aplicación. A modo de ejemplo, nos centraremos en los ámbitos de telecomunicaciones y de análisis clínico.
Las señales que se transmiten por radiofrecuencia, por ejemplo para telefonía móvil, oscilan a frecuencias superiores a 1 gigahercio. La telefonía móvil de cuarta generación utiliza la banda de 2,6 gigahercios. Los sistemas de telecomunicaciones (y en particular los teléfonos móviles), disponen de un oscilador, que debe generar una señal a la frecuencia de transmisión. Hasta ahora, este oscilador se ha fabricado mediante componentes electrónicos tradicionales y osciladores de cristal de cuarzo.
Además de ocupar un espacio considerable, estos componentes consumen mucha energía, con lo cual contribuyen de manera importante al consumo global del sistema de telecomunicación. Sustituyendo los componentes electrónicos por componentes mecánicos (cuerdas que vibran a la frecuencia de transmisión), puede reducirse no solo el volumen del oscilador, sino también y de manera muy importante, su consumo energético. De esta manera se pretende conseguir que la batería de nuestro teléfono móvil sea operativa durante un tiempo mayor.
Pueden utilizarse también cuerdas nanométricas como sensores para detectar minúsculas cantidades de material, e incluso moléculas individuales. Siguiendo con el símil de la cuerda de guitarra, sabemos que la guitarra se desafina cuando varían las condiciones atmosféricas (por ejemplo, cuando varía la humedad relativa del aire). Ello ocurre porque cuando aumenta la humedad, una cantidad mayor de agua se condensa en la superficie de la cuerda, variando sus propiedades de vibración.
La vibración de una cuerda de tamaño nanométrico es extremadamente sensible a cualquier cambio que ocurra en el ambiente. Se ha demostrado que con una cuerda vibrante hecha con un nanotubo de carbono es posible detectar la incorporación en su superficie de una sola molécula, e incluso de un solo átomo.
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