Grafeno, el futuro del hardware – Parte III

Nos quedaba por comentar el resto de aplicaciones que podría tener el grafeno a la tecnología actual, y es lo que haremos en este tercer y último artículo sobre el grafeno, pero queremos recalcaros que no encontrareis nada nuevo en tanto en cuanto a monopatines aerodeslizados y fantasías varias, lo que encontraremos es una mayor eficiencia de lo inventado hasta ahora.

En primer lugar recalcaremos que con el grafeno se podría dar lugar a la flexibilidad de la electrónica impresa. Las aplicaciones podrían incluir teléfonos móviles cosidos en la ropa o receptores GPS en los uniformes de los soldados por ejemplo. Su fácil integración con cualquier otro material por este motivo le permitiría estar en cualquier parte, incluso en cualquier objeto hecho de plástico o incluso vidrio. Aplicando la electrónica a cualquier campo de nuestra vida.

Pero además posee propiedades aislantes a la corrosión, lo cual aunque para la industria y otras circunstancias son útiles, lo hacen poco degradable por lo que tendría que tener un tratamiento específico para su reciclaje.

Grafeno, el futuro del hardware - Parte III

También cabe resaltar que en estos días un equipo científico español ha conseguido “atrapar” y manipular un haz de luz proyectada sobre grafeno, lo que podría facilitar procesar información óptica a escala manométrica y desarrollar nuevos sensores hipersensibles capaces de detectar cambios a escalas manométricas.

Este estudio del que se ha hecho eco la prensa internacional ha sido realizado por el centro vasco CIC NanoGune; el Instituto de Química-Física Rocasolano del CSIC, de Madrid; y coordinado por el Instituto de Ciencias Fotónicas, de Barcelona, los cuales realizan los comunicados sobre sus avances de forma conjunta. Estos últimos avances han servido además para demostrar fehacientemente las propiedades químicas y físicas que se predijeron sobre el grafeno por la comunidad científica internacional (otro punto para los españoles 🙂 ).

Pero este descubrimiento es doblemente interesante porque además se han logrado captar las imágenes que “prueban definitivamente la existencia de plasmones localizados y en movimiento en grafeno”….. Que así dicho parece interesante pero la gran mayoría se nos escapa del entendimiento. Pues bien los plasmones son algo así como electrones capaces de controlar la luz eléctricamente, por lo que podríamos usar luz en vez de electricidad para realizar los cálculos de nuestros microprocesadores desarrollando conmutadores ópticos.

Pasando a otro nivel de cosas podríamos recordar las primeras baterías que se inventaron, las baterías de níquel-hierro creadas por Thomas Alba Edisona principios del siglo XX. Superadas por otras tecnologías por lo hoy apenas se usan. Su utilización está restringida a acumular energía en algunos molinos de viento y paneles solares. Son seguras, pero muy lentas tanto de cargar como de descargar, y acumulan menos energía que otras en el mismo espacio.

Pues bien de nuevo el grafeno se postula como una completa revolución en esta faceta, las antiguas baterías de Edison han sido reinventadas. Un grupo de investigadores de la Universidad de Stamford ha utilizado grafeno y nanotubos de carbono para multiplicar por mil su velocidad de carga y descarga. Una mejora espectacular que revive estas baterías confiriéndoles nuevas capacidades, usándose para dar un aporte extra y puntual a cualquier elemento eléctrico (el turbo en un motor eléctrico).

Las baterías de níquel-hierro son baratas de fabricar, seguras y duraderas. Este nuevo avance mantiene el precio ajustado y les suma la capacidad de cargarse y descargarse en apenas segundos (cuando antes les habría supuesto horas).

Grafeno, el futuro del hardware - Parte III

En general, es útil como respaldo de otras baterías o de cualquier aparato eléctrico que pueda requerir de una gran carga en muy poco tiempo. Según los investigadores, que crearon un prototipo de 1 voltio, el modelo es escalable y se pueden producir versiones mucho más grandes. Su único problema es que pierden en torno a un 20% de su capacidad tras 800 ciclos de carga y descarga (vamos que se vician). Esto, que no es tan grave en otro tipo de baterías más lentas, puede ser el principal impedimento para que esta nueva tecnología se asiente.

Otra propiedad más que relevante es que el grafeno se estimula con el calor, no solo con la luz y la electricidad, así que cualquier fuente de calor le confiere propiedades generadoras de electricidad. ¿Os imagináis órganos artificiales alimentados eléctricamente gracias al calor corporal?.

Por esta misma propiedad podríamos mejorar la capacidad y eficiencia de las actuales células fotoeléctricas, produciendo electricidad no solo por la incidencia fotovoltaica, sino además por la térmica.

Móviles flexibles y ordenadores que se podrán enrollar como una revista. Cámaras dotadas de visión nocturna que podrán hacer buenas fotos y filmar buenos vídeos incluso sin luz. Parabrisas que aumentarán la luminosidad de la carretera y el paisaje cuando se conduzca de noche… Son algunos de los múltiples avances que serán posibles en breve, y parece ser que la lista no termina, cada día se descubre una nueva aplicación de este material.

Cambiando de tema de nuevo personalmente, me gusta mucho la tecnología PureView. Sin embargo, el hecho de tener que andar con un equipo en el bolsillo cuya cámara simula una segunda rodilla pegada a mi pierna no es algo de lo que me sienta muy orgulloso. Lo bueno es que en Nokia parecen haber entendido de buena forma que esto era un gran problema, y ya trabajan en solucionar el problema del tamaño de sus sensores… Todo gracias al grafeno.

La finlandesa ha recibido una patente por un sensor que usa capas de grafeno sensible a la luz en vez de la convencional tecnología CMOS para conseguir un excelente rendimiento en baja luz.

Según esta patente, estas capas pueden ser superpuestas unas sobre otras, y así ser usadas para captar los colores primarios de forma efectiva.

Por supuesto, esto redunda en que el ancho de los teléfonos que porten esta clase de sensores sea mucho menor (como ya apuntaban desde un principio), haciéndolos menos complicados de poner en tu bolsillo y ofreciendo nuevas posibilidades en términos de diseño. Además, en teoría, serían más baratos de fabricar.

Cabe por ultimo destacar 2 cosas, la primera y más preocupante es que todos los descubrimientos e inventos, en redundancia, todos los avances desarrollados sobre el grafeno en EEUU (el famoso M.I.T.) han sido financiados por la oficina de Investigación Naval de la Marina, por lo que desgraciadamente ya sabemos por donde van a ir enfocados los primeros pasos.

Y lo segundo y más inquietante es que el grafeno como ya hemos ido percibiendo en artículos anteriores se comporta de forma diferente dependiendo de quien tenga al lado ( quieres tomar algo guapa?) por lo que dependiendo del sustrato sobre el cual se deposite el grafeno, las propiedades de éste (conducción de la electricidad o interacción química con otros compuestos) varía considerablemente.

Dado que las “hojas de grafeno” son un material de muy poco espesor, normalmente suele apoyarse sobre algún sustrato de apoyo (al igual que se deposita metal o un semiconductor sobre un sustrato a la hora de fabricar un circuito integrado) y, según las pruebas realizadas, dependiendo del sustrato se obtenía un comportamiento u otro. Sobre dióxido de silicio (uno de los materiales que se usan en la fabricación de chips), el grafeno puede reaccionar frente a distintas sustancias químicas a las que es expuesto, sin embargo, al cambiar el sustrato por nitruro de boro, el material no reaccionaba.

El grafeno puede activarse o desactivarse según el sustrato que estemos utilizando

¿Y a qué se debe este cambio? Debido a que el material es muy fino, el campo eléctrico que se forma en el material sobre el que se apoya afecta de una manera muy fuerte al comportamiento del material. Toda esta caracterización puede servir de base para otras investigaciones abiertas sobre el grafeno para desarrollar usos prácticos o su integración en dispositivos electrónicos. De hecho, dado que sus propiedades parecen depender del sustrato sobre el que se apoye, pueden desarrollarse múltiples tipos de sustratos (y reactivos) con los que desarrollar sensores o, incluso, explorar las propiedades del grafeno cuando además de estar apoyado sobre un sustrato se deposita sobre el material otro compuesto distinto (configuración bicapa), algo que según el MIT arrojará propiedades distintas y, por tanto, ampliarán el abanico de usos de este material.

Así que resumiendo… aun nos queda por ver en un futuro muy cercano muchísimas nuevas propiedades que se le pueden conferir a este inquietante material, EL GRAFENO.

Grafeno, el futuro del hardware – Parte III

  • Ratchet478

    tras medio leerme el articulo completo (las tres partes) solo le veo un pequeño problema y es el calor un procesador de 6gHz ya se calienta como el solo y con el grafeno se podrian alcanzar velociades de 100GHz o incluso THz vamos a tener estufas con muy mala leche para jugar como esto siga asi