Alec Broers, Barón Broers

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 la microscopía de haz electrónico y por su liderazgo en la microfabricación.

Broers nació en Calcuta , India , y se educó en la Geelong Grammar School , la Universidad de Melbourne en Australia y en el Gonville and Caius College de Cambridge , en Inglaterra .

Posteriormente, Broers trabajó durante 19 años en los laboratorios de investigación y desarrollo de IBM en Estados Unidos 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 .

Posteriormente, Broers fue director del Churchill College de Cambridge (1990-1996) y jefe del Departamento de Ingeniería de la Universidad de Cambridge (1993-196). Fue vicerrector de la Universidad de Cambridge de 1996 a 2003. En 1997, fue invitado a impartir la Conferencia en Memoria de MacMillan a 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 creado par vitalicio independiente 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 presidente de la Real Academia de Ingeniería de 2001 a 2006.

En septiembre de 2008, Lord Broers sucedió a Sir David Cooksey como presidente del consejo de administración de Diamond Light Source , la mayor instalación científica de nueva construcción del Reino Unido en 45 años.

Lord Broers ha recibido más de veinte doctorados honoris causa y becas de universidades, colegios e instituciones académicas y profesionales. Es miembro extranjero de la Academia Nacional de Ingeniería de los 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. Fue elegido miembro de la Royal Society en 1986. Recibió el Premio a las Aplicaciones Industriales de la Física del Instituto Estadounidense de Física en 1982, el Premio Cledo Brunetti del IEEE en 1985 y la Medalla Príncipe Felipe de la Real Academia de Ingeniería en 2001.

• Licenciatura en Física, 1959 , por la Universidad de Melbourne , Australia.
• Licenciado en Ciencias Eléctricas por la Universidad de Cambridge en 1962 , tras haber llegado inicialmente como becario coral.
• Doctorado en 1965 por la Universidad de Cambridge, con una tesis titulada " Grabado selectivo mediante haz de iones en el microscopio electrónico de barrido".
• 1965 Investigador en IBM USA, y miembro del Comité Técnico Corporativo.
• 1977 Nombrado miembro de IBM por el director ejecutivo de IBM ^{[ 8 ]}
• 1984 Regresa a la Universidad de Cambridge como Profesor de Ingeniería Eléctrica y Miembro del Trinity College.
• 1990 Director del Churchill College
• 1992 Jefe del Departamento de Ingeniería de la Universidad de Cambridge
• 1994 Miembro internacional de la Academia Nacional de Ingeniería ^{[ 9 ]}
• 1995 Se convierte en director no ejecutivo de Lucas Industries.
• 1996 Vicerrector de la Universidad de Cambridge (hasta 2003)
• 1997 Se convierte en director no ejecutivo de Vodafone.
• 1998. Nombrado caballero por sus servicios a la educación.
• 1998 Fundó la Red de Cambridge con Hermann Hauser y David Cleevely.
• Presidente de la Real Academia de Ingeniería en 2001
• 2004 Se le concedió un título nobiliario vitalicio , convirtiéndose en Lord Broers.
• 2004: Se convierte en presidente del Comité de Ciencia y Tecnología de la Cámara de los Lores.
• En 2005, Broers presentó las Conferencias Reith para la BBC.
• 2008 Se convierte en presidente de Diamond Light Source Ltd.
• En 2009, se convierte en presidente de Bio Nano Consulting.
• En 2010, se convierte en presidente del Consejo de Estrategia Tecnológica de la Red de Transferencia de Conocimiento para el Transporte.
• 2012–2015 Presidente del jurado del Premio Reina Isabel de Ingeniería
• Presidente del Comité Parlamentario y Científico en 2021

Broers comenzó su carrera de investigación en el Departamento de Ingeniería de la Universidad de Cambridge en 1961, trabajando con el profesor Charles Oatley y, posteriormente, con el Dr. William C. Nixon, en el estudio in situ de superficies sometidas a grabado iónico en el microscopio electrónico de barrido (MEB). El microscopio que utilizó había sido construido originalmente por Oatley y luego modificado por Garry Stewart, quien también añadió una fuente de iones que los enfocaba sobre la superficie de la muestra. Garry Stewart, otro de los alumnos del profesor Oatley, se trasladó a la Cambridge Instrument Company, donde supervisó el diseño y la construcción del primer MEB comercial del mundo, el Stereoscan. Durante sus estudios de doctorado, Broers reconstruyó el MEB, instalando una lente final magnética en lugar de la lente electrostática original, mejorando así la resolución del microscopio a unos 10  nm. Tras examinar superficies grabadas con iones, utilizó por primera vez el haz de electrones del microscopio para escribir patrones ^{[ 10 ]} , y posteriormente, mediante grabado iónico, transfirió estos patrones a estructuras de oro, tungsteno y silicio de tan solo 40  nm. Estas fueron las primeras nanoestructuras artificiales en materiales aptos para circuitos microelectrónicos, lo que abrió la posibilidad de la miniaturización extrema de los circuitos electrónicos que se produciría en las décadas venideras.

Tras graduarse en Cambridge, Lord Broers dedicó casi 20 años a la investigación y el desarrollo en IBM, en Estados Unidos. Trabajó dieciséis años en el Centro de Investigación Thomas J. Watson en Nueva York, luego tres años en el Laboratorio de Desarrollo de East Fishkill y, finalmente, en la sede central. Su primera tarea en el laboratorio fue encontrar un emisor de electrones de larga duración para reemplazar los filamentos de tungsteno utilizados en los microscopios electrónicos de la época. IBM había construido la primera unidad de almacenamiento de mil millones de bits que utilizaba un haz de electrones para escribir en película fotográfica, y la vida útil relativamente corta de las fuentes de filamento de tungsteno resultaba inaceptable. Para solucionar este problema, desarrolló los primeros cañones de electrones prácticos que utilizaban emisores _de LaB₆ . ^{[ 11 ] [ 12 ]} Estos emisores no solo resolvieron el problema de la vida útil, sino que también proporcionaron un brillo electrónico mayor que los filamentos de tungsteno, y a finales de la década de 1960 y principios de la de 1970 construyó dos nuevos SEM para examinar superficies que aprovecharon esto y produjeron una resolución mayor que los SEM anteriores (3  nm en el modo de superficie de electrones secundarios) ^{[ 13 ]} y luego un instrumento de distancia focal corta con  un tamaño de haz de 0,5 nm. ^{[ 14 ]} Utilizó el segundo SEM para examinar muestras delgadas en el modo de transmisión y para examinar muestras sólidas utilizando el electrón de alta energía dispersado 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 NYU ^{[ 15 ]} y del Hospital de la Administración de Veteranos en Nueva Jersey ^{[ 16 ].} Sin embargo, la mayor parte de su trabajo se dedicó a utilizar los microscopios como herramientas para grabar objetos mediante las técnicas de litografía que se estaban volviendo familiares para la fabricación de chips de silicio. Él y su colega Michael Hatzakis utilizaron estas nuevas técnicas de litografía por haz de electrones para fabricar los primeros transistores de silicio con dimensiones micrométricas ^{[ 17 ]} y submicrométricas, demostrando que sería posible reducir las dimensiones de los dispositivos electrónicos muy por debajo de las dimensiones que se utilizaban en ese momento.

«Disfruté muchísimo investigando en el laboratorio de investigación de IBM», recuerda. «En esencia, convertí mi afición en mi profesión». Recuerda tener una habitación llena de componentes electrónicos y estar encantado de pasar el tiempo construyendo cosas nuevas y probándolas. Allí pasó unos 16 años investigando en uno de los mejores laboratorios de electrónica del mundo, construyendo microscopios y equipos para la fabricación de componentes en miniatura. En 1977, obtuvo el codiciado puesto de IBM Fellow, un honor que, en aquel entonces, solo se concedía a unos 40 de los 40 000 ingenieros y científicos de IBM. Esto le dio la libertad de seguir cualquier línea de investigación que deseara y continuó su trabajo ampliando los límites de lo que entonces se denominaba microfabricación. Durante los siguientes diez años, llevó a cabo una serie de experimentos meticulosos para medir la resolución máxima de la litografía por haz de electrones ^{[ 18 ] [ 19 ] [ 20 ]} y, posteriormente, utilizó los métodos de mayor resolución para fabricar dispositivos electrónicos.

Uno de los efectos perjudiciales que limitaban la resolución era el efecto de empañamiento de los electrones retrodispersados ​​desde el volumen de la muestra. Para evitar esto, Broers y Sedgwick inventaron un sustrato de membrana delgada utilizando tecnologías empleadas en la fabricación de cabezales de impresoras de inyección de tinta. ^{[ 21 ]} 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. ^{[ 22 ]} Dado que estas dimensiones se medían ahora en nanómetros individuales, él y sus colaboradores decidieron denominar a estas nanoestructuras y a las técnicas utilizadas para crearlas nanofabricación ^{[ 23 ] [ 24 ]} en lugar de utilizar el prefijo micro, que había sido de uso común hasta entonces. Estas muestras de membrana también encontraron aplicación muchos años después en dispositivos MEMS (microelectromecánicos) y como voladizos en aplicaciones biomédicas. Los primeros experimentos con litografía de rayos X ^{[ 25 ]} también utilizaron membranas similares.

Al regresar a Cambridge, Lord Broers estableció un laboratorio de nanofabricación para extender la tecnología de miniaturización a la escala atómica, desarrollando algunos de los novedosos métodos de fabricación ^{[ 26 ] [ 27 ]} 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 mínimo de haz de aproximadamente 0,3  nm. Utilizó este sistema, en colaboración con investigadores del laboratorio de investigación de microelectrónica IMEC en Lovaina, Bélgica, para construir algunos de los transistores de efecto de campo más pequeños y rápidos jamás fabricados. ^{[ 28 ]}

Describe su investigación sobre nanolitografía y microscopía electrónica en el volumen 231 de Advances in Imaging and Electron Physics, 2024. ^{[ 29 ]}

• Las conferencias Reith de 2005 fueron impartidas por Lord Broers.
• Entrevista con Lord Broers, revista Ingenia , marzo de 2005.
• Perfil de Lord Broers
• Lord Broers sobre el triunfo de la tecnología , marzo de 2005