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ABC: Ciencia y Tecnología

Fuente: ABC.es

lunes, 5 de septiembre de 2011

EL GRAFENO: MÁS VELOCIDAD Y EFICIENCIA EN TRANSMISIÓN DE DATOS

Un equipo de científicos rusos hallan el método para aprovechar de forma mucho más eficiente la radiación solar en forma de luz para transformarla en electricidad, aplicando su nuevo descubrimiento en la fabricación de paneles solares de última generación, cuyas prestaciones son muy superiores a los actuales y a un coste mucho más asequible. Esta tecnología tambíén supondría en su aplicación en artilugios de transmisión de datos utilizando canales ópticos, un aumento de velocidad de decenas o cientos de veces superior a las actuales.

Konstantín Serguéievich Novosiolov es un físico ruso-británico que junto con Andréy Gueim, recibieron el Premio Nobel de Física en 2010. Es miembro del grupo de trabajo de mesoscópica de la Universidad de Mánchester como investigador de la Royal Society.
Su estudio sobre el grafeno por el cual recibieron el premio Nobel de física les permitió desarrollar el modo en que éste cosiguiese absorver de modo más eficiente la luz solar y aprovechar al máximo la conductividad eléctrica que proporciona.


El grafeno es un material de tan solo un átomo de grosor compuesto por átomos de carbono densamente formados en una red cristalina en forma de panal de abeja. El material puede utilizarse para el desarrollo de varios equipos más eficientes que los que se producen actualmente, como por ejemplo pantallas táctiles, paneles solares y canales ópticos.



Sin embargo, el mayor obstáculo para estos usos del grafeno era su transparencia: absorbe sólo el 3% de la energía de la luz y de esta manera la mayor parte de las ondas de luz pasa a través del grafeno sin participar en la generación de corriente eléctrica. Los científicos lograron convertir el material en una 'trampa' de luz al extender en su superficie diminutas 'cintas' de oro y titanio de unos nanómetros de anchura, lo que aumentó la opacidad del material unas 20 veces.
La eficiencia de la absorción de la luz depende de la forma y de la posición de las placas de metal. Las mejores características las tenían las estructuras que por su forma asemejaban al peine con una separación de 100 nanómetros entre los 'dientes', de 300 nanómetros de largo. Este 'peine' hacía al grafeno prácticamente opaco y el material absorbía más del 60% de la luz.



Como resultado, en las placas de metal aparecían los denominados plasmones, las oscilaciones de electrones capaces de absorber y emitir la energía en forma de ondas de luz. Al mismo tiempo, la conductividad del material alcanzó índices 3,5 veces más altos que los del silicio, que es la base para los paneles solares modernos y los dispositivos ópticos de transmisión de información. De este modo se absorbe mejor las ondas de luz de cerca de 514 nanómetros de largo, que equivale al máximo de la radiación solar. Los físicos opinan que estos 'peines' se pueden utilizar no solo para desarrollar económicos y productivos transformadores de luz en electricidad para los sistemas de comunicación óptica, sino también para aumentar la velocidad de la transmisión de datos en decenas o incluso cientos de veces.

Las posibilidades de aplicación del grafeno escapan a nuestra imaginación, pero en la tecnología óptica la velocidad de transferencia de información en internet podría cambiar el mundo como lo conocemos. Hasta el momento solo se ha podido utilizar el tres por ciento de luminosidad a través de esta combinación, alcanzando veinte veces más la eficiencia que la forma actual de transmitir luz.
El grafeno, que posé propiedades de autoenfriamiento según estudios en la universidad de Illinois en Michigan, su conductividad térmica y eléctrica, su elasticidad y dureza (200 veces mayor que el acero) y más flexible y ligero que la fibra de carbono, además de reducir el llamado efecto Joule (se calienta menos al conducir electrones ), abre un abanico de posibilidades y aplicaciones del mismo que sin duda traerá consigo una serie de revoluciones tecnológicas en años venideros.

Aplicación en electrónica:

El grafeno tiene propiedades ideales para ser utilizado como componente en circuitos integrados. El grafeno tiene una alta movilidad de portadores, así como un bajo nivel de ruido, lo que permite que sea utilizado como canal en transistores de efecto de campo (FET). La dificultad de utilizar grafeno estriba en la producción del mismo material, en el substrato adecuado. Los investigadores están buscando métodos como la transferencia de hojas de grafeno desde el grafito (exfoliación) o el crecimiento epitaxial (como la grafitización térmica de la superficie del carburo de silicio - SiC). En diciembre de 2008, IBM anunció que habían fabricado y caracterizado transistores operando a frecuencias de 26 GHz. En febrero del 2010, la misma IBM anunció que la velocidad de estos nuevos transistores alcanzaba los 100 GHz.
En septiembre del 2010 se alcanzaron los 300 GHz.
Las publicaciones especializadas bullen con artículos que presentan a esta estructura de carbono como la Panacea universal en la tecnología y el reemplazo de dispositivos de Silicio por Grafeno; pero no toda la comunidad científica comparte este optimismo por el Grafeno. El célebre físico holandés Walt De Heer afirma que "el grafeno nunca reemplazará al silicio". "Nadie que conozca el mundillo puede decir esto seriamente. Simplemente, hará algunas cosas que el silicio no puede hacer. Es como con los barcos y los aviones. Los aviones nunca reemplazaron a los barcos".
Además el Grafeno no tiene una banda de resistividad, propiedad esencial. Eso significa que el grafeno no puede parar de conducir electricidad, no se puede apagar. En cambio el Silicio sí tiene dicha banda.















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