Desde procesadores escandalosamente rápidos hasta cámaras fotográficas mil veces mejores que las actuales. El grafeno parece servir para casi todo.
Esta sustancia fue creada gracias al trabajo conjunto de Andre Geim y Konstantin Novoselov, científicos que ganaron el Premio Nobel de Física en 2010 gracias a que consiguieron aislar el material a temperatura ambiente. Esto permitió que su creación fuera más fácil de lo que se teorizaba décadas antes, lo que llevó a consecuentes pruebas que dieron cuenta de las múltiples propiedades que poseía el grafeno.
En la teoría, aparte de los principios químicos y físicos complicados involucrados, el grafeno no es más que una lámina de átomos de carbono en su estado puro, ordenados en un patrón hexagonal que se van repitiendo a lo largo de toda la superficie que se busca crear, en una suerte de "red atómica" que los une firmemente unos con otros.
Esta disposición de átomos resulta en que el grafeno sea unas 200 veces más duro que el acero, al mismo tiempo que es un gran conductor eléctrico, puede ser transparente cuando se quiere, tiene una elasticidad y flexibilidad envidiables pese a ser tan duro, llega a ser tan ligero como el carbono, transporta de manera muy veloz electrones, consume menos energía cuando se fabrican y hacen funcionar transistores con él y hasta se repara solo cuando su estructura es dañada.
Es por esto que en la práctica sus aplicaciones son casi infinitas y muchas de ellas están relacionadas al área de la tecnología, lo que despierta el interés de nosotros y toda la comunidad científica y tecnológica por ver cómo, en un futuro muy cercano, el grafeno llegará a revolucionar nuestras vidas si es que las siguientes aplicaciones se convierten en productos de venta masiva en la vida real.
Procesadores a gran frecuencia
Una de las primeras aplicaciones de conocimiento público llegó por parte de IBM, cuando la empresa reveló que trabajaba en el desarrollo de procesadores basados en grafeno, logrando además la creación de circuitos integrados completos, reemplazando así al silicio como material básico para su fabricación.
Como el grafeno consume menos energía que el silicio al realizar las mismas tareas, aporta a solucionar uno de los problemas a los que se enfrentan los procesadores para computadoras: la disipación de calor. Porque mientras más energía gaste una CPU, GPU o cualquier clase de procesador, más calor generará y se hará más inestable de utilizar hasta que el material ya no resista.
Y en esto mucho tiene que ver la frecuencia a la que funciona un procesador. Porque a mayor frecuencia, mayor será el gasto energético y por ende la generación de calor. En la teoría, un procesador de silicio actual puede llegar hasta los 40GHz en frecuencia, pero si reemplazamos el silicio por grafeno para crear los transistores que dan vida a una CPU, se podría llegar hasta los 1.000GHz, lo que ciertamente representa una mejora respecto a la realidad actual.
Cables de alta velocidad
Investigadores de la Universidad de Cambridge lograron que el grafeno fuera capaz de captar una gran cantidad de luz, lo que se puede utilizar en la creación de cables de fibra óptica muy veloces que se benefician de otra de las propiedades del material: los electrones se desplazan rápidamente en él.
Así, se prometen cables de grafeno que podrían mover información cientos de veces más rápido que uno actual, lo que podría implementarse en el área de las telecomunicaciones para la instalación de redes más veloces, aumentando así la capacidad y rapidez de Internet, la telefonía móvil y en definitiva, todas las comunicaciones que se llevan a cabo sobre nuestro planeta.
Supercondensadores de grafeno
Baterías que se cargarán en 30 segundos y duran un día entero
Las baterías de los smartphones. Estoy seguro que tras esta pequeña frase a nadie le ha venido algo bueno a la cabeza, más bien al contrario. Es lógico, hoy por hoy la batería es el gran lastre de la tecnología, especialmente de los smartphones. Vivimos ‘acostumbrados’ a que la batería dura un día, como mucho. Ahora imaginad por un momento la batería perfecta. Tardaría poco en cargarse, ¿no? Y duraría… bueno, desde luego más de un día seguro. Pues esto, que hasta ahora era ciencia ficción pura, ya es ciencia. ¿Cómo? Con grafeno.
Muchas gracias tenemos que darles a los científicos de la UCLA (University of California, Los Angeles), por este descubrimiento. Trabajando en formas más eficientes y eficientes de producir el grafeno (en el vídeo podéis ver cómo utilizan CD y grabadores normales como los que tenemos en casa) descubrieron que un condensador de este material podía alimentar un LED durante más de 5 minutos tras un tiempo de carga de apenas 2 segundos. Alucinante, ¿verdad? Pues esto no es más que un condensador rudimentario, así que imaginad a lo que podemos llegar con técnicas más perfeccionadas.
Para los curiosos, vamos a profundizar un poco más en el tema. En el día a día utilizamos baterías tipo pila que presentan el inconveniente de que tardan mucho en cargarse para el rendimiento que dan. En este terreno los condensadores son los reyes, ya que se cargan muy rápido, pero, por contra, tienen una capacidad muy limitada a la hora de almacenar cargas eléctricas (electricidad, para entendernos). Sin embargo, los supercondensadores de grafeno nos traen lo mejor de ambos con una gran capacidad para almacenar electricidad y unos tiempos de carga ridículos en comparación con los de la baterías actuales.
Pero esto no es lo único bueno del grafeno, además de permitirnos cargas muy grandes en muy poco tiempo, es flexible y completamente basado en carbono. Que sea flexible es claramente un paso importante en el camino hacia esos dispositivos plegables con los que todos soñamos. Por su parte, el que esté basado en carbono lo hace aún mejor puesto que nos quitamos de un plumazo los principales problemas de las baterías actuales; es ligero, es barato y, sobre todo, es biodegradable. Esto significa que en unos años podremos ver dispositivos con un peso de risa, más baratos (aunque lamentablemente la realidad será un aumento del margen de benficios de la empresa en cuestión) cuyas baterías, cuando se estropeen, podremos tirar a la basura normal o, como sugieren en el vídeo, utilizar como abono para plantas. Todo esto sumado al placer que conlleva cargar una tablet 30 minutos, por ejemplo, y poder disfrutar de ella todo el día sin necesidad de recargarla
Audífonos y parlantes más que profesionales
Qin Zhou y Alex Zettl son dos científicos de la Universidad de California que quieren revolucionar el mercado del audio gracias a sus audífonos y parlantes de grafeno. La idea es crear un diafragma hecho de grafeno que se coloque en medio de dos electrodos para crear un campo magnético, tras lo cual el grafeno vibra y produce sonido.
Según los investigadores, sin mucho trabajo posterior para "afinar" los audífonos y darles un tratamiento especial, se consiguió un sonido a la par de productos actuales de alta calidad. Y como el diafragma de grafeno utiliza una lámina que es muy delgada, el tamaño y peso del producto también puede ser muy reducido, por lo que podrían crearse audífonos de alta calidad que al mismo tiempo sean muy portátiles.
Pintura para casas que absorbe energía
¿Paneles solares? Pueden ser cosa del pasado. Porque investigadores de la Universidad de Manchester crearon un material basado en el grafeno capaz de absorber la energía emitida por el sol para transformarla en energía utilizable dentro del hogar, sólo que no se necesitaría de un grosero y pesado panel sobre el techo, ya que se requiere sólo de una fina capa que hasta puede ser utilizada como pintura en la fachada.
Esto permitiría ampliar la superficie útil para captar la energía, al mismo tiempo que puede tener una utilidad estética ya que el material cambia de color. Y el dispositivo fotovoltáico conseguido es tan o más eficiente que la tecnología actual en paneles solares, pudiéndose solucionar el tema energético en zonas donde es difícil ubicar un tendido eléctrico convencional.
Cámaras fotográficas mil veces más sensibles
Una cámara fotográfica actual está compuesta, básicamente, de un lente por el que pasa la luz y que luego llega a un sensor, captándola y transformándola en información digital. Lo que investigadores de la Nanyang Technological University en Singapur lograron fue crear un sensor hecho de grafeno, aumentando la sensibilidad del dispositivo unas mil veces en relación a las tecnologías actuales CMOS o CCD.
Estamos hablando de una mejora escandalosamente alta para lo que son sensores utilizados en cámaras profesionales y compactas, permitiendo mejores capturas en condiciones de poca luz y en general para cualquier ocasión. Además, estos nuevos sensores de grafeno consumen diez veces menos energía y son cinco veces más económicos de producir en masa que los convencionales, por lo que más que interesante, su llegada al mercado se nos hace casi necesaria.
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