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Durante los últimos años cada vez ha resonado con más fuerza la idea de que el carbono podría ser el sucesor del silicio en la fabricación de componentes electrónicos miniaturizados. El grafeno, un material compuesto de carbono y que se encuentra en el grafito podría convertirse en el sucesor del silicio, de cara a una mayor miniaturización.
Si miramos hacia atrás, la miniaturización de la electrónica ha sido espectacular en el último siglo.
Echando un vistazo rápido a la evolución de los componentes utilizados para la fabricación de ordenadores y máquinas computadoras, nos podemos dar cuenta de la espectacular reducción de tamaño durante este proceso.
Podemos empezar, por ejemplo. por los "enormes" tubos de vacío , precursores de los transistores, de unos cuantos centímetros que utilizaron Atanasoff y Berry en el ABC.
Más tarde, aparecieron los semiconductores discretos: es decir, aquellos dispositivos electrónicos basados en semiconductores y encapsulados individualmente. Uno de los más representativos es, por supuesto, el transistor , inventado en 1947 y basado fundamentalmente en las propiedades semiconductoras del silicio . Muchos de estos encapsulados miden sólo unos pocos milímetros. Un semiconductor es un material que en unas circunstancias conduce la corriente eléctrica y en otras no. Manipulando esas "circunstancias" a nuestra conveniencia logramos que el semiconductor conduzca una corriente o no también a nuestra conveniencia.
Posteriormente, vinieron los circuitos integrados. En un circuito integrado de unos pocos milímetros se encapsulan juntos varios componentes semiconductores, formando construcciones más complejas, como por ejemplo las puertas lógicas. Un circuito integrado va encapsulado en una pastilla que comunmente conocemos como "chip". En su proceso de fabricación, los componentes son prácticamente dibujados sobre unas finas láminas de silicio conocidas como obleas. Seguro que has visto algún documental en la tele hablando de las "salas límpias", las salas donde se fabrican este tipo de circuitos, en las cuales no hay prácticamente ni una mota de polvo.
Los circuitos integrandos han ido aumentando cada vez más la densidad de componentes de contienen. Eso quiere decir que cada componente se ha ido miniaturizando cada vez más, pero siempre basados en el silicio. En tiempos se habló integración a gran escala y términos similares (VLSI ). Hoy en día, un microprocesador alcanza los mil millones de transistores en un sólo chip de unos pocos milímetros cuadrados. Y la tendencia sigue... en la web o la prensa especializada podemos leer artículos acerca de la tecnología de 90 nm (nanómetros), 80 nanómetros... ,65, 45... Esta forma de nombrar a la tecnología de integración hace referencia al tamaño de uno de los componentes integrados.
A pesar de ésta escalofriante carrera parece que cada vez se ve más cerca el límite del silicio. El sucesor podría ser un material tan humilde como el silicio: el carbono. Aunque no es tan abundante como el silicio, al menos no es un material demasiado extraño.
Parece ser que las moléculas de carbono pueden adoptar distintas configuraciones espaciales entre ellas. Seguro que recuerdas de los tiempos del cole que el grafito (la mina de los lápices) está compuesto de carbono sólamente, y que también lo están los diamantes . Seguro que te has preguntado un montón de veces cómo podrías convertir la mina de tu lápiz en un diamante (yo también :-) Las moléculas de carbono también pueden disponerse en otras curiosas estructuras, como los nanotubos o los fulerenos ... Pero volvamos al tema...
En el grafito, las moléculas de carbono se disponen formando anillos hexagonales en un plano. Cada uno de esos planos tiene una forma parecida a las del panal de las abejas. Las moléculas de carbono están representadas por los vértices donde confluyen los segmentos, y los enlaces por los propios segmentos. Al material de estas "láminas" se se denomina grafeno, (graphene en inglés).
Ya se sabía desde hace tiempo que el carbono puede comportarse como un semiconductor. Algunos años atrás se hablaba de la utilización del diamante para la fabricación de circuitos integrados, pero parece que no es una buena alternativa, debido a la dificultad de obtener ese material. Sin embargo, el grafeno, una disposición mucho más común del carbono también presenta propiedades adecuadas.
Hace un año, podíamos leer acerca del éxito de un equipo de investigación francés en la construcción de componentes electrónicos basados en grafeno (Mira éste artículo de Marzo de 2006 en Georgia Tech Research News -en inglés-). Pues bien, recientemente, y tal y como nos cuentan en Tendencias21 , dos investigadores de Manchester han creado un transistor basado en grafeno con unas proporciones realmente reducidas: 1 átomo de ancho por 50 de largo. No sé cuántos nanómetros mide, pero desde luego, muy pocos.
Aunque de momento no tiene aplicaciones directas, representa una nueva puerta abierta hacia el camino de una integración hasta ahora difícilmente imaginable.
(Ilustraciones obtenidas de Wikipedia. Puedes verlas a mayor resolución: 1 2 3 4 5 . Agradecimientos a sus respectivos autores)
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