¿Qué aplicación tiene el grafeno en las computadoras?

Compuestos de grafeno

Construir mejores baterías: El grafeno puede aportar mejores tiempos de carga, conductividad, durabilidad del ciclo y capacidad de almacenamiento. Esto se aplica tanto a las baterías de grafeno como a las tradicionales de iones de litio que incorporan este material. Más información a continuación.

Creación de neumáticos más duraderos: cuando se añade al caucho, el grafeno le permite conservar su tracción y agarre al tiempo que mejora notablemente la abrasión para reducir el desgaste. Esto ayuda a que los neumáticos y otros productos, como las zapatillas de deporte, aumenten tanto su rendimiento como su durabilidad.

Creación de ordenadores ultrarrápidos: Gracias a la estructura 2D del material, los electrones pueden moverse a través de él prácticamente a la velocidad de la luz. Los ordenadores basados en transistores de grafeno pueden ser miles de veces más rápidos que sus homólogos de silicio.

Tejido de prendas lavables: Las tintas de grafeno pueden imprimir circuitos electrónicos en tejidos de poliéster, lo que abre aplicaciones potenciales para todo, desde la moda hasta los monitores de salud o la recolección de energía.

Salvar vidas: Las capas dobles de grafeno pueden utilizarse para formar un material llamado diameno, que al impactar se transforma de flexible a duro y rígido como un diamante. Una posible aplicación: película ultraligera a prueba de balas. Los sensores líquidos de alta sensibilidad basados en el grafeno también pueden usarse para seguir el ritmo cardíaco y respiratorio de los bebés y ayudar a prevenir la muerte en la cuna.

Electrónica de grafeno

Investigadores de la Universidad de Sussex han desarrollado lo que podría ser un gran avance en el diseño de microchips. Como se detalla en la revista ACS Nano, los investigadores descubrieron que al doblar el grafeno de una manera particular, el material puede empezar a comportarse como un transistor. Este avance, a su vez, podría allanar el camino hacia microchips increíblemente pequeños y rápidos.

Según el Dr. Manoj Tripathi, uno de los autores principales del estudio, la investigación demuestra que es posible “crear estructuras a partir del grafeno y otros materiales 2D simplemente añadiendo pliegues deliberados en la estructura”. En consecuencia, la manipulación del grafeno “puede crear un componente electrónico inteligente, como un transistor o una puerta lógica”.

Además, al no tener que añadir materiales extraños al grafeno, los investigadores presumen de que la tecnología es respetuosa con el medio ambiente. Como ventaja adicional, todo el proceso puede llevarse a cabo a temperatura ambiente, lo que supone un menor uso de energía en el proceso.

“Es absolutamente fundamental que esto ocurra, ya que los fabricantes de ordenadores están ahora al límite de lo que pueden hacer con la tecnología semiconductora tradicional”, afirma Dalton. “En última instancia, esto hará que nuestros ordenadores y teléfonos sean miles de veces más rápidos en el futuro”.

Producción de grafeno

Nota del editor: Mientras los líderes del mundo de los negocios, la política y la ciencia se reúnen esta semana en la conferencia del Foro Económico Mundial en Davos, Suiza, para debatir los asuntos más urgentes de la actualidad, Scientific American publica una serie de entrevistas con destacados científicos, producidas conjuntamente con el foro. Esta es la tercera de las cuatro entrevistas realizadas para el FEM por Katia Moskvitch.

En 2010, dos físicos de la Universidad de Manchester (Reino Unido) compartieron el Premio Nobel de Física por sus trabajos sobre un nuevo material maravilloso: el grafeno, una lámina plana de carbono de un solo átomo de grosor. Konstantin Novoselov y Andre Geim, ambos emigrantes rusos, descubrieron el material aplicando cinta adhesiva a un simple grafito.

El grafeno es altamente conductor y transparente y es también el material más resistente conocido por la ciencia. Un día podría revolucionar la electrónica. Novoselov nos habla de las posibilidades de este material bidimensional y de cómo podría transformar la industria.

Es seguro que el silicio se utilizará para los transistores -dispositivos semiconductores que son los componentes básicos de los ordenadores modernos- durante al menos los próximos cinco o diez años. Pero ya se está pensando en posibles materiales y tecnologías alternativas que sustituyan al silicio cuando éste no dé resultado para transistores cada vez más pequeños. El transistor de grafeno es una de las alternativas.

Futuros productos de grafeno

Desde que los científicos descubrieron el grafeno, la forma flexible y bidimensional del grafito (piense en una hoja de mina de un átomo de grosor), en 2004, investigadores de todo el mundo han estado trabajando para desarrollar aplicaciones comercialmente escalables para este material de alto rendimiento.

El grafeno es entre 100 y 300 veces más resistente que el acero y tiene una densidad de corriente eléctrica máxima superior a la del cobre, lo que lo convierte en el material conductor de electricidad más fuerte, más fino y, con diferencia, más fiable del planeta. Es, por tanto, un material extremadamente prometedor para las interconexiones, los componentes fundamentales que conectan miles de millones de transistores en los microchips de los ordenadores y otros dispositivos electrónicos del mundo moderno.

“A medida que se reducen las dimensiones de los cables de cobre, su resistividad se dispara”, dice Kaustav Banerjee, profesor del departamento de ingeniería eléctrica e informática de la Universidad de California en Santa Bárbara. “La resistividad es una propiedad del material que se supone que no cambia, pero en la nanoescala, todas las propiedades cambian”.