Alec Nigel Broers, Baron Broers (nacido el 17 de septiembre de 1938) es un ingeniero eléctrico británico . [1] [2]
En 1994, Broers fue elegido miembro internacional de la Academia Nacional de Ingeniería por sus contribuciones a la litografía y microscopía de haz electrónico y por su liderazgo en microfabricación.
Broers nació en Calcuta , India y estudió en la Geelong Grammar School y la Universidad de Melbourne en Australia y en el Gonville and Caius College, Cambridge , en Inglaterra .
Broers trabajó en los laboratorios de investigación y desarrollo de IBM en Estados Unidos durante 19 años antes de regresar a Cambridge en 1984 para convertirse en profesor de Ingeniería Eléctrica (1984-1996) y miembro del Trinity College de Cambridge (1985-1990). Es un pionero de la nanotecnología .
Broers se convirtió posteriormente en rector del Churchill College, Cambridge (1990-96) y jefe del Departamento de Ingeniería de la Universidad de Cambridge (1993-96). Fue vicerrector de la Universidad de Cambridge, 1996-2003. En 1997 fue invitado a pronunciar la conferencia conmemorativa MacMillan en la Institución de Ingenieros y Constructores Navales de Escocia . Eligió el tema "El papel y la educación del ingeniero creativo". [3] Fue nombrado caballero en 1998 y creó un par vitalicio interbancario en 2004, como barón Broers , de Cambridge en el condado de Cambridgeshire. [4] Lord Broers fue presidente del Comité de Ciencia y Tecnología de la Cámara de los Lores de 2004 a 2007 y fue presidente de la Real Academia de Ingeniería de 2001 a 2006.
En septiembre de 2008, Lord Broers reemplazó a Sir David Cooksey como presidente del consejo de administración de Diamond Light Source , la mayor instalación científica nueva del Reino Unido en 45 años.
Lord Broers ha recibido más de veinte títulos honorarios y becas de universidades, colegios e instituciones académicas y profesionales. Es miembro extranjero de la Academia Nacional de Ingeniería de Estados Unidos , la Academia China de Ingeniería, la Academia Australiana de Ciencias Tecnológicas e Ingeniería y la Sociedad Filosófica Estadounidense . [5] Fue elegido miembro [6] de la Real Academia de Ingeniería [7] en 1985. Es miembro honorario del St Edmund's College, Cambridge . [8]
Alec Broers comenzó su carrera de investigación en el Departamento de Ingeniería de la Universidad de Cambridge en 1961, trabajando con el Profesor Oatley y, más tarde, con el Dr. William C. Nixon, en el estudio in situ de superficies sometidas a grabado iónico en el microscopio electrónico de barrido (SEM). El microscopio que utilizó había sido construido originalmente por Oatley y luego modificado por Garry Stewart, quien también había añadido una fuente de iones que enfocaba los iones sobre la superficie de la muestra. Garry Stewart, que fue otro de los estudiantes del Profesor Oatley, se trasladó después a la Cambridge Instrument Company , donde supervisó el diseño y la construcción del primer SEM comercial del mundo, el Stereoscan. Durante su doctorado, Alec reconstruyó el SEM colocando una lente final magnética en lugar de la lente electrostática original, mejorando así la resolución del microscopio a unos 10 nm, y después de examinar las superficies grabadas con iones, utilizó el haz de electrones del microscopio por primera vez para escribir patrones, [11] utilizando posteriormente el grabado iónico para transferir estos patrones a estructuras de oro, tungsteno y silicio tan pequeñas como 40 nm. Éstas fueron las primeras nanoestructuras creadas por el hombre en materiales adecuados para circuitos microelectrónicos, abriendo la posibilidad de la miniaturización extrema de los circuitos electrónicos que se produciría en las décadas siguientes.
Después de graduarse en Cambridge, Lord Broers pasó casi 20 años en investigación y desarrollo con IBM en los Estados Unidos. Trabajó durante dieciséis años en el Centro de Investigación Thomas J Watson en Nueva York, luego durante 3 años en el Laboratorio de Desarrollo de East Fishkill y, finalmente, en la sede corporativa. Su primera tarea en el laboratorio de investigación TJ Watson fue encontrar un emisor de electrones de larga duración para reemplazar los filamentos de alambre de tungsteno utilizados en los microscopios electrónicos de la época. IBM había construido la primera tienda de computadoras de mil millones de bits utilizando un haz de electrones para escribir en película fotográfica y la vida útil relativamente corta de las fuentes de filamento de tungsteno no era aceptable. Para resolver este problema, desarrolló los primeros cañones de electrones prácticos que usaban emisores LaB 6 . [12] [13] Estos emisores no sólo resolvieron el problema de la vida útil, sino que también proporcionaron un brillo electrónico más alto que los filamentos de tungsteno, y a finales de los años 1960 y principios de los años 1970 construyó dos nuevos SEM para examinar superficies que aprovecharon esto y produjeron una resolución más alta que los SEM anteriores (3 nm en el modo de superficie de electrones secundarios) [14] y luego un instrumento de longitud focal corta con un tamaño de haz de 0,5 nm. [15] Usó el segundo SEM para examinar muestras delgadas en el modo de transmisión y para examinar muestras sólidas usando el electrón de alta energía disperso desde la superficie de la muestra, los electrones que habían sido llamados 'electrones de baja pérdida por Oliver C Wells, quien había propuesto su uso en el SEM. Inicialmente, este modo de alta resolución y baja pérdida se utilizó para examinar bacteriófagos y células sanguíneas en colaboración con investigadores de la Universidad de Nueva York [16] y del Hospital de Administración de Veteranos de Nueva Jersey [17]. Sin embargo, la mayor parte de su trabajo se dedicó a utilizar los microscopios como herramientas para trazar cosas utilizando las técnicas de litografía que se estaban volviendo familiares para fabricar chips de silicio. Él y su colega Michael Hatzakis utilizaron estas nuevas litografías de haz de electrones para fabricar los primeros transistores de silicio con dimensiones micrométricas [18] y submicrónicas, lo que demuestra que sería posible reducir las dimensiones de los dispositivos electrónicos muy por debajo de las dimensiones que se utilizaban en ese momento.
"Pasé un tiempo maravilloso investigando en el laboratorio de investigación de IBM", recuerda. "Básicamente, había convertido mi pasatiempo en mi carrera". Recuerda que tenía una habitación llena de aparatos electrónicos y que estaba encantado de pasar su tiempo construyendo cosas nuevas y probándolas. Allí pasó alrededor de 16 años investigando en una de las mejores "salas de juegos para la electrónica" del mundo, construyendo microscopios y equipos para la fabricación de componentes en miniatura. En 1977 se le concedió la envidiable posición de miembro de IBM, un honor concedido, en ese momento, a sólo unos 40 de los 40.000 ingenieros y científicos de IBM. Esto le dio la libertad de seguir cualquier camino de investigación que quisiera y continuó su trabajo ampliando los límites de lo que se llamaba en ese momento microfabricación. Durante los siguientes diez años llevó a cabo una serie de cuidadosos experimentos midiendo la resolución máxima de la litografía por haz de electrones [19] [20] [21] y luego utilizó los métodos de mayor resolución para fabricar dispositivos electrónicos.
Uno de los efectos nocivos que limitaban la resolución era el efecto de empañamiento de los electrones retrodispersados desde la masa de la muestra. Para evitarlo, Broers y Sedgwick inventaron un sustrato de membrana delgada utilizando tecnologías utilizadas para fabricar cabezales de impresoras de inyección de tinta. [22] La membrana era lo suficientemente delgada como para eliminar eficazmente los electrones retrodispersados. Estos sustratos de membrana permitieron fabricar y probar las primeras estructuras metálicas con dimensiones inferiores a 10 nm. [23] Como estas dimensiones ahora se medían en nanómetros individuales, él y sus colaboradores decidieron llamar a estas nanoestructuras y a las técnicas utilizadas para hacerlas nanofabricación [24] [25] en lugar de utilizar el prefijo micro que había sido el lenguaje común hasta entonces. Estas muestras de membrana también encontraron aplicación muchos años después en dispositivos MEM (Micro-Electro-Mecánicos), y también como "voladizos" en aplicaciones biomédicas. Los primeros experimentos con litografía de rayos X [26] también utilizaron membranas similares.
Cuando regresó a Cambridge, Lord Broers creó un laboratorio de nanofabricación para extender la tecnología de miniaturización a escala atómica mediante el desarrollo de algunos de los nuevos métodos de fabricación [27] [28] que había descubierto en IBM. Modificó un microscopio electrónico de transmisión de 400 kV (JEOL 4000EX) para que funcionara en modo de barrido y produjera un tamaño de haz mínimo de aproximadamente 0,3 nm. Utilizó este sistema trabajando en colaboración con investigadores del laboratorio de investigación en microelectrónica IMEC en Lovaina, Bélgica, para construir algunos de los transistores de efecto de campo más pequeños y rápidos que se habían construido jamás. [29]