Descubre cómo el misterioso grafeno y las innovadoras técnicas del MIT están revolucionando la ciencia; ¡una revelación que no querrás perderte!

“Descubierto” en 2004 por un grupo de científicos rusos y británicos, el grafeno sigue llamando la atención y generando expectativas ya que tiene la carga encima luego de haber sido denominado el material del futuro. Polonia conoce bien esto, y por ello se ha anunciado oficialmente el comienzo de la producción comercial de grafeno.

Ley de Moore, limitaciones del silicio, construcción nanométrica, y otras cuestiones vinculadas al desarrollo actual de procesadores están obligando a los expertos de turno a considerar y explorar el uso de materiales alternativos. Todos hemos escuchado sobre las fabulosas propiedades del grafeno, pero en esta ocasión, ha sido nada menos que IBM quien creó un circuito basado en grafeno, y lo puso a prueba enviando un mensaje de texto.

Se trata de uno de los materiales más importantes que tenemos a nuestra disposición, y su lista de aplicaciones es gigantesca, pero si tenemos que preguntar cómo se logra crear al vidrio más delgado del mundo, la respuesta es simple: Accidente. Un grupo de científicos de las universidades de Ulm y Cornell descubrió un vidrio que tiene dos átomos de espesor, mientras intentaba producir grafeno.

Aunque en este caso el término “aerogel” no debería aplicarse, lo cierto es que nos ayuda mucho a visualizar cuáles son las propiedades de esta extraordinaria creación. Un equipo de científicos estacionado en la Universidad de Zhejiang ha fabricado una espuma basada en nanotubos de carbono congelados en seco y láminas de óxido de grafeno, a la cual se le quita el oxígeno con un proceso químico. El resultado es un material con una densidad de 0,16 miligramos por centímetro cúbico, tan liviano que puede ser colocado sobre una flor de cerezo, sin dañarla.

El ruido conocido en el mundo electrónico como “Ruido Rosa” (1/f Noise, Flicker Noise, Pink Noise), que se ubica dentro de las frecuencias audibles, ha sido durante casi 90 años un tema de estudio sin respuesta. La incógnita científica siempre fue conocer si se producía a nivel superficial de los semiconductores o en el volumen interior del material. Un ruido muy particular, presente en las cadenas de sonido y audible como el vacío entre emisoras de FM, ha desvelado a muchos hasta estos días en que investigadores de la Universidad de California utilizaron grafeno para estudiar este fenómeno y llegaron a una conclusión que termina con casi un siglo de misterio y falsas respuestas.

En lo personal tengo mucho respeto por ellos, pero he aprendido a considerarlos un dolor de cabeza, porque no dejo de encontrarlos causando estragos en placas base con algunos años de edad. Sin embargo, el capacitor (léase “condensador”, para quien prefiera esa expresión) que vamos a ver hoy es muy diferente. La búsqueda de un método para fabricar grafeno de bajo costo llevó a los científicos Richard Kaner y Maher El-Kady no sólo al desarrollo de una técnica que permite obtenerlo de forma relativamente sencilla, sino al descubrimiento de algo que podría cambiar drásticamente los mecanismos para almacenar energía...

Un equipo de físicos de EE.UU. y Alemania han descubierto una nueva característica del grafeno. Este material, que se ha convertido en una especie de “estrella” para los científicos -que le encuentran todos los días alguna aplicación nueva- parece poseer una característica conocida como “efecto Hall cuántico fraccionario”, diferente a todo lo observado en los materiales convencionales.  El hallazgo, dicen, podría ayudar a desarrollar los ordenadores cuánticos en el futuro.

Hace poco más de un mes, un grupo de investigadores de la NASA, en conjunto con el National Nanofab Center, en Corea, sorprendieron a propios y a extraños con el anuncio de sus trabajos sobre un nuevo “transistor híbrido” que combinaba las propiedades de los clásicos semiconductores con las mejores propiedades de las válvulas termoiónicas (o de vacío).  Estos “transistores de vacío” eran dispositivos que podían superar las más altas frecuencias conocidas y utilizadas hasta el momento en equipos de radio. Como no podía ser de otra manera, la extraordinaria idea no pasó desapercibida por la comunidad científica y un equipo de la Universidad de Pittsburgh, acaba de lanzar su propia versión de estos transistores de vacío que parecen haber llegado para quedarse. De pie señores, el grafeno entra en escena.

¿Acaso hay algo que el grafeno no pueda hacer? Hay conceptos que lo ubican en transistores, memristores, baterías, circuitos, y memorias. También puede desalinizar agua, o formar parte de armaduras extremadamente livianas y resistentes. Tal vez le falten una cosa o dos grafeno, pero repararse a sí mismo, eso no le falta. Un equipo de la Universidad de Manchester, liderado por una eminencia del grafeno como es Konstantin Novoselov, ha descubierto que luego de hacer un pequeño agujero en una lámina de grafeno, sólo fue necesario agregar carbono para que el grafeno pueda “tejer” el agujero y cerrarlo.

Más del setenta por ciento de nuestro planeta está cubierto por agua, y es casi irónico que la gran mayoría del preciado líquido no sea apto para el consumo humano. Los métodos de desalinización de agua de mar a escala industrial son complejos y costosos, por lo cual un porcentaje muy bajo del agua potable disponible surge de ese proceso. Sin embargo, las cosas podrían cambiar gracias al descubrimiento de dos científicos del MIT. De acuerdo sus simulaciones, la utilización de grafeno nanoporoso como filtro podría separar a la sal del agua entre dos y tres órdenes de magnitud más rápido que los métodos de filtrado convencionales.

Los avances en la investigación del joven grafeno se vienen prometiendo y viendo desde hace años, cuando en el 2004, al Dr. Kostya Novoselov se le ocurrió tomar un material adhesivo y utilizarlo para remover las capas de grafito de carbono develándose ante él, su equipo y el mundo entero, el lugar al cual se dirigiría la próxima generación de transistores. En búsqueda de los beneficios, métodos y procesos que harían al grafeno evolucionar hasta convertirse en la materia prima del futuro tecnológico, el costo y la dificultad de su creación se volvieron contrapesos, pero ahora los científicos hallaron un método más barato, fácil y universal de conseguir grafeno utilizando un limpiador ultrasónico.

Samsung acaba de presentar el Barristor, un transistor construido con grafeno y silicio que podría garantizar la vigencia de la Ley de Moore durante varios años más. Mucho más rápido que los transistores convencionales, el Barristor puede funcionar a una velocidad cercana al THz, y en Samsung creen que incluso podría superar esa barrera. Sus ingenieros han construido una puerta lógica básica con esta tecnología, demostrando que el dispositivo es capaz de funcionar a altas frecuencias y, de paso, han registrado una decena de patentes sobre la forma en que opera el Barristor y su estructura interna.

Un equipo de científicos de los Estados Unidos están trabajando en el desarrollo de lo que podría ser el microprocesador del futuro. Se trata de la construcción de circuitos basados en grafeno, un material desde el punto de vista químico no muy diferente al grafito de la mina de un lápiz pero con una estructura perfectamente ordenada, con el que se podría reemplazar el silicio. Aún deben encontrar la manera de controlar el flujo de electrones que circula por el interior del material, pero han hecho avances significativos.

Cuando parecía los especialistas comenzaban a coincidir en que el grafeno sería el material destinado a reemplazar al silicio en la fabricación de circuitos integrados, hace su aparición la molibdenita. Se trata de un material con el que pueden construirse láminas de un sólo átomo de espesor, aptas para fabricar componentes electrónicos de menor tamaño y mayor velocidad que los basados en grafeno. Se lo puede obtener de forma natural o haciendo reaccionar azufre con molibdeno. Además, posee una adecuada “banda prohibida” y es capaz de resolver algunas de las limitaciones del silicio.

Científicos del Oak Ridge National Laboratory (ORNL), en Estados Unidos, han demostrado que un par de átomos de silicio incluidos en la estructura molecular del grafeno pueden comportarse como una especie de antena. El trabajo, cuyos resultados aparecen publicados en la última edición de la revista Nature Nanotechnology, permite construir dispositivos aptos para transmitir datos gracias a su capacidad para transformar la luz en energía eléctrica y viceversa. El proceso ha sido verificado con un potente microscopio de electrones que posee el ORNL, capaz de “observar” la actividad de cada uno de los átomos que componen la estructura de este componente.

Necesitamos más espacio de almacenamiento. A medida que las cámaras disponibles en nuestros teléfonos móviles aumentan su resolución, y que los vídeos que compartimos cada día ocupan más espacio, la memoria interna de nuestros gadgets o la capacidad de nuestras memorias USB debe incrementarse proporcionalmente. La tecnología actual está llegando a sus límites, y los investigadores están comenzando a experimentar con un nuevo tipo de memorias flash que utilizan grafeno junto al tradicional silicio para almacenar información. Mientras que las celdas de memoria tradicionales comienzan a ser inestables al alcanzar los 22 nanómetros, las basadas en la tecnología “híbrida” silico-grafeno podrían ser miniaturizadas hasta llegar a los 10 Nm.

El grafeno ha llegado para quedarse. En varios laboratorios del mundo se está experimentando con este increíble material, que parece tener aplicaciones en campos tan diferentes como electrónica o la mecánica. Hace algunos años se necesitaba un equipo bastante complejo para producir grafeno, pero los científicos han mejorado los procesos necesarios para obtener esta molécula compuesta por átomos de carbono hasta el extremo de poder crear grafeno a partir de las típicas galletas que venden las niñas exploradoras. O al menos, eso es lo que han hecho en la Universidad de Rice. Si no nos crees, sigue leyendo.

Los esfuerzos del mundo científico están apuntados en estos últimos años a la obtención de dos logros que pueden significar un cambio radical en el desempeño de los equipos electrónicos del futuro. El desarrollo y la aplicación práctica del grafeno junto a la obtención de sistemas de acumulación de energía cada vez más eficientes. Esos son los horizontes que la ciencia tiene como objetivo fundamental. Sin duda alguna, sería alcanzar uno de los mayores avances tecnológicos de la historia y en la Universidad Monash (Australia) han obtenido avances significativos en una investigación que involucra la acumulación de energía en baterías basadas en grafito y agua. El trabajo menciona la posibilidad de recarga en pocos segundos y el desempeño sería comparable a las baterías de iones de litio

IBM hace historia y decide dar un paso hacia el futuro con la fabricación del primer circuito integrado basado en transistores de grafeno (el material de Dios). De este modo, IBM avanza un paso más hacia la superación de los límites del silicio y abre un enorme camino potencial hacia una electrónica más flexible. En este artículo te contamos cómo está fabricado este dispositivo que entrará en la historia de la electrónica y además te contamos para qué sirve este modelo conceptual, es decir, qué función podría cumplir este circuito integrado dentro de un equipo.

Un nuevo transistor de grafeno, desarrollado por IBM y capaz de operar hasta una frecuencia de 155GHz, acaba de ser presentado en sociedad. Se trata de un componente que es como mínimo un 50% más rápido que su predecesor y que tiene una muy buena capacidad de eliminar el calor de su interior, por lo que no necesita ser refrigerado para operar a esa velocidad. Esto es posible gracias a las particulares características del grafeno, un material que permite a los electrones moverse por su interior a mayor velocidad que en el silicio.