Globedia.com

×
×

Error de autenticación

Ha habido un problema a la hora de conectarse a la red social. Por favor intentalo de nuevo

Si el problema persiste, nos lo puedes decir AQUÍ

×
cross

Suscribete para recibir las noticias más relevantes

×
Recibir alertas

¿Quieres recibir una notificación por email cada vez que Diasporaweb escriba una noticia?

Las antenas de grafeno permitiran descargas inhalambricas en segundos

01/01/2022 13:25 0 Comentarios Lectura: ( palabras)

Tras muchos ensayos, los científicos han diseñado los planos para una antena inalámbrica hecha con láminas del grosor de un átomo de carbono, o grafen opara enviar y recibir información.

Las antenas de grafeno permitirían descargas inalámbricas de terabits en segundos

 

Subir cientos de películas a un aparato móvil en solo unos segundos y de forma inalámbrica pronto será posible gracias a los investigadores de la Universidad Georgia Tech (EE.UU.). Tras muchos ensayos, los científicos han diseñado los planos para una antena inalámbrica hecha con láminas del grosor de un átomo de carbono, o grafeno. Esa nueva técnica, permitiría velocidades de transferencia de terabits por segundo en distancias cortas.

 

Es un volumen de ancho de banda gigante. Ahora mismo, si alguien intenta copiar todo de un ordenador a otro de forma inalámbrica, tardaría horas. Ian Akyildiz, director del laboratorio de redes de banda ancha inalámbrica en Georgia Tech, afirma que la antena de grafeno va a hacer todo eso posible en un segundo.

 

Un terabit por segundo se podría conseguir a una distancia de aproximadamente un metro usando la antedicha antena de grafeno, con lo que se podrían trasferir 10 películas de alta definición pasando su teléfono por delante de otro aparato durante un segundo. Akyildiz y sus compañeros también han calculado que a distancias más cortas, unos centímetros, por ejemplo, en teoría se pueden conseguir tasas de transferencia de datos de hasta 100 terabits por segundo.

 

El grafeno es una lámina de carbono de solo un átomo de espesor con una estructura de panal de abeja que tiene muchas propiedades electrónicas increíbles. Los electrones se mueven a través del grafeno sin apenas resistencia, de 50 a 500 veces más rápido de lo que lo hacen en el silicio.

 

Según el grupo, para fabricar una antena, se podría dotar al grafeno la forma de estrechas bandas de entre 10 y 100 nanómetros de anchura y un micrómetro de largo, lo que la permitiría transmitir y recibir en la frecuencia de teraherzios, que corresponde aproximadamente a esas escalas de tamaño. Las ondas electromagnéticas en la frecuencia de teraherzios interactuarían así con las ondas plasmónicas -oscilaciones de los electrones en la superficie de la tira de grafeno- para enviar y recibir información.

 

 

Un artículo detallando el diseño y los cálculos correspondientes aparece en la revista Journal of Selected Areas in Communication del IEEE de 2013. El artículo se basa en otras investigaciones sobre las propiedades electrónicas del grafeno, pero es el primero en calcular la configuración óptima de las antenas.

 

"Los investigadores señalan y proporcionan una serie de cálculos clásicos sobre estimaciones de tamaño y rendimiento y vale la pena saberlo", afirma Phaedon Avouris, experto de IBM que dirige la investigación en tecnología de grafeno y otras tecnologías a nanoescala en IBM Research en Yorktown Heights, Nueva York (EE.UU.). "No resuelve todo el problema, pero informa de la existencia de una oportunidad".

 

Además de facilitar la comunicación a altas velocidades entre aparatos, las antenas de grafeno podrían permitir conexiones inalámbricas más rápidas entre los componentes a nanoescala en los chips. "Las antenas hechas de grafeno se pueden hacer mucho más pequeñas en todas las dimensiones que una antena de alambre metálico. Se pueden hacer del tamaño de un micrómetro o varios nanómetros", comenta Avouris. "la técnica permite ahora que la nanoantena se coloque sobre un objeto muy pequeño".

 

Evidentemente, hay muchas pegas por resolver. Las antenas no funcionan solas, dependen de muchos otros componentes -generadores y detectores de señales, amplificadores, filtros- y todos se tendrían que producir a una escala parecida y con velocidades similares para poder fabricar un aparato completo.

 

Los investigadores también tienen que dilucidar cómo llevar adelante el tema producción puesto que trabajar con este material es en extremo complicado, dado que sus propiedades cambian cuando entra en contacto con otros materiales.

 

Sin embargo, el grupo de Georgia Tech espera poder hacer un prototipo de antena a lo largo del 2014, según Akyildiz, y después de eso desarrollar otros componentes.

 

Estos cálculos son la penúltima confirmación de las impresionantes posibilidades del grafeno, que se ve como el futuro de los transistores, la fotovoltaica y otros aparatos de alta tecnología.

 

Naturalmente la competencia es grande entre científicos e innovadores. Así científicos del Oak Ridge National Laboratory (ORNL), en Estados Unidos, han demostrado que si se incluyen un par de átomos de silicio  en la estructura molecular del grafeno pueden comportarse como una especie de microantena. 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.

 

En pocas palabras, lo que han encontrado los científicos dirigidos por Juan Carlos Idrobo es que esa sustitución en la retícula de grafeno de dos átomos de carbono por otros dos de silicio, el material es capaz no sólo de convertir señales ópticas en señales eléctricas, transmitir la señal electrónica y luego convertir nuevamente esta señal en luz".

 

El funcionamiento de esta especie de micro antena  es un avance  muy importante, ya que permitiría a los chips de grafeno hacer cosas que hoy por hoy el silicio no puede. “Se podrían construir conductores muy pequeños, enfocar una luz en uno de sus extremos y ver como el material convierte esos fotones en electrones que se transmiten a través de la estructura del grafeno. En el otro extremo, se volverían a convertir en luz”.

 

 

El grafeno, una forma del carbono cuyas moléculas poseen la forma de un teselado hexagonal plano similar en aspecto a un panal de abejas, en el que cada vértice está ocupado por un átomo de ese elemento, les permitió a Andre Geim y Konstantin Novoselov hacerse con el Premio Nobel de Física de 2010 por el descubrimiento de muchas de sus revolucionarias cualidades. Su alta conductividad térmica y eléctrica, sumados a su gran elasticidad y dureza, lo han puesto en la mira de los científicos que buscan un reemplazo para el silicio a la hora de desarrollar circuitos electrónicos. Algunos vaticinan que el reemplazo completo del silicio por el grafeno tendrá lugar en unos diez años, pero algunos avances recientes podrían ayudar a que dicha migración se produzca incluso antes.

 

Actualmente hay materiales capaces de hacer algo parecido a esto, pero ninguno permite la construcción de dispositivos tan pequeños como el recientemente descubierto. “Nadie pensaba que podríamos llegar al nivel de un solo átomo", ha dicho Wu Zhou, coautor del trabajo publicado en Nature. Sin dudas, se trata un gran avance que se incorporará a los dispositivos electrónicos del futuro.

 

A través del programa SAMSUNG Global Research Outreach (GRO), convocado por el Samsung Advanced Institute of Technology, el instituto avanzado de investigación de la empresa Samsung en Seúl (Corea del Sur), el

proyecto Graphene-enabled Wireless Communications, presentado por un equipo interdepartamental de la Universitat Politècnica de Catalunya BarcelonaTech (UPC) y del Georgia Institute of Technology (GeorgiaTech), ha sido galardonado y recibirá 120.000 dólares para desarrollar, antenas de grafeno con un tamaño de apenas unos micrómetros y capacidad de transmitir información a gran velocidad a distancias muy cortas ---de no más de un centímetro— y de gran capacidad de transmisión de información —decenas o centenares de gigabits por segundo—, a través de las antenas de grafeno. Las antenas fabricadas con este material podrían emitir ondas electromagnéticas a la frecuencia de los terahertz, que permitirían la transmisión de la información a gran velocidad. Además, esta nueva tecnología de antenas basada en grafeno permitiría fabricar antenas de tamaño mil veces inferior de las que actualmente se utilizan, gracias a las propiedades únicas de este nanomaterial.

 

La primera parte del proyecto, en marcha desde octubre de 2012, consiste en poner las bases teóricas de las comunicaciones sin hilos basadas en antenas de grafeno a distancias cortas. Además, el grupo analiza cómo se comportan las ondas electromagnéticas en la frecuencia de los terahertz a esas distancias  e investiga las modulaciones y las codificaciones de la información que se pueden adaptar para ofrecer grandes velocidades de transmisión manteniendo bajos consumos de energía.

 

La transmisión de datos entre los componentes internos de un mismo dispositivo, como por ejemplo entre el procesador y la memoria de un teléfono móvil o de un ordenador, es la aplicación más inmediata de las comunicaciones a distancias muy cortas y de gran velocidad es en

 

Actualmente la Universidad Politécnica de Catalunya (UPC) participa activamente en varios proyectos vinculados al grafeno, un campo de investigación emergente, sobre todo desde que en el 2010 los físicos rusos Andre Geim y Konstantin Novoselov recibieron el Premio Nobel de Física por sus innovadores experimentos con este nanomaterial.

 

 

Un descubrimiento genial del que todo el mundo habla bien, cosa rara en extremo en el mundo en que vivimos

 

La revolución del grafeno se parece a la fiebre del oro de siglos pasados, con la ventaja de que nadie va amatar a nadie por unos gramos de este nuevo oro.

Los pequeños poros del grafeno permiten el paso del agua y bloquean la sal con eficiencia

 

Aunque DIASPORA diseñó esta página solo para  informar sobre las antenas de grafeno, hemos cedido a la tentación y aprovechado el espacio para alargarlo un poco y que el usuario pudiera ampliar sus notas sobre la revolución del grafeno.

 

Todos los científicos, los periodistas, los innovadores, y las industrias hablan de este material porque están todos fascinados con sus propiedades, todavía se encuentra en fase de desarrollo pero cada día sale una nueva aplicación, aunque no todas pueden ser geniales.

 

Este material tiene la forma de lámina de carbono que se extrae de las minas de carbón (la misma que se usa para fabricar lápices y frenos de coches) una materia prima bastante abundante en la naturaleza, las minas españolas son muy ricas en este mineral, el principal obstáculo es que no se puede construir a gran escala. El grafeno es una lámina muy delgada de carbono (apenas un átomo de grosor) proviene del grafito una materia prima muy abundante en la naturaleza, obtener grafeno se logra en laboratorio a partir de grafito natural o sintético.

 

Sus principales aplicaciones son en: blindaje (es el material mas duro del mundo), informática (permitirá que los ordenadores sean mucho mas rápidos), electrónica (para tintas conductoras y pantallas flexibles), aviación (en el combustible de los motores de aviones mejorara el funcionamiento y reducirá el consumo), investigación (para el acelerador de partículas) y energía (para las baterías y ultra condensadores).

 

Se le conoce desde el 2004, pero sus creadores más bien descubridores los físicos rusos Andre Geim y Konstantin Novoselov no recibieron el Premio Nobel de Física hasta el 2010. En cuanto lo dieron a conocer en un par de entrevistas, fue una revolución.   

 

Hay que pensar hoy que en el curso de 13 años de la fiebre del grafeno se fue pasando a la guerra. Se compitió por publicar artículos científicos, por contratar a los mejores especialistas, por patentar los sistemas de fabricación, por poner en el mercado nuevos productos. Incluso se peleó por conseguir el registro de nombres y marcas donde aparezca la palabra grafeno y todos sus derivados en idiomas de todo el mundo. El boom del grafeno fue y es tan grande que algunas empresas, por ejemplo, se especializaron en registrar dominios (nombres de páginas) de internet con la esperanza de que después podrían especular con la venta de los nombres más atractivos para empresas e instituciones.

 

Si se escribe la palabra grafeno en el buscador Google, aparecen casi 900.000 referencias (8, 9 millones si se pone la denominación en inglés, graphene). No está nada mal para una palabra tan joven que fue a duras penas incorporada al diccionario de la Real Academia Española. Todavía está muy lejos de los 420 millones de referencias que se pueden encontrar si se teclea oro, pero las distancias se acortan día a día.

 

La comercialización básica está orientada a la industria, se realiza en formato lámina y en polvo.

 

 

Pantallas flexibles y transparentes, baterías ultrarrápidas (10 veces mas duraderas y se cargan en menos tiempo), todo tipo de dispositivos de electrónica flexible, sustituyendo y mejorando –sobre todo, en precio– los materiales utilizados actualmente.

    

El grafeno en láminas se utiliza para electrodos de baterías, pantallas táctiles electrónica digital y/o analógica de alta frecuencia, composites avanzados para aeronáutica y otros usos análogos. El valor de referencia oscila en Europa entre 30 y 500 euros por lámina.

 

El grafeno en polvo tiene en la construcción su aliado principal (se mezcla con otros materiales para lograr una oxidación violenta). El valor es mucho mas accesible que el anterior y oscila en un rango de 10 (baja calidad) a 100 (alta calidad) euros por gramo.

 

En medicina se vislumbra un campo propicio a futuro como fabricar biosensores y detectar ADN, implantes neuronales, regenerar tejidos nerviosos dañados, biodispositivos, envoltorios bactericidas de medicinas y alimentos.

 

Aplicaciones del grafeno como inspirador de otros materiales: Fluorografeno (con propiedades lubricantes y aislante de primer nivel) – nitruro de boro hexagonal (mezclado con grafeno mejora sus propiedades electromecánicas) – disulfuro de molibdeno (para la construcción de una nueva clase de transistores) – siliceno (es una versión del grafeno combinado con el silicio, se integraría con facilidad con la electrónica actual). Y para sintetizar he aquí  grosso sus campos de aplicación:

 

-Informática

A comienzos del 2010, IBM anunció la fabricación de un transistor basado en grafeno que ofrece una velocidad de procesamiento 25 veces más rápida que los transistores de silicio actuales.

 

-Placas solares

Las células fotovoltaicas construidas con grafeno tienen una gran eficiencia en la conversión de la luz del sol en electricidad.

 

-Telefonía móvil-Baterías

 

Nokia, Samsung y otras empresas del sector compiten por desarrollar smartphones mucho más delgados que los actuales, con partes totalmente transparentes y que, sobre todo, consumirán menos y no tendrán problemas de recarga.

 

 

Las primeras pruebas piloto indican que sectores como los vehículos eléctricos pueden dar un paso de gigante con las baterías con grafeno. Al coche eléctrico lo ha salvado, de hecho, el grafeno.

 

-Telecomunicaciones

El grafeno tiene capacidades muy superiores a las actuales no sólo por la ligereza del material para detectores y antenas (de las que hablamos en esta página). Este material multiplica su posible utilización en misiones en el espacio.

 

-Composites

Los materiales compuestos que incorporan grafeno ofrecen cualidades sorprendentes. Desde las raquetas de pádel superresistentes hasta los metales inoxidables e irrompibles que pueden revolucionar el mundo de la construcción y las infraestructuras.

 

-Medicina

El grafeno puede mejorar los sistemas de diagnóstico por la imagen, la detección de agentes contaminantes y microorganismos patógenos. Válvulas cardiacas de grafeno o prótesis de grafeno podrían ser realidad en pocos años.

 

-Desalinizadoras

Los pequeños poros del grafeno permiten el paso del agua y bloquean la sal con mayor eficiencia y a un precio menor que las membranas actuales para potabilizar el agua de mar.

 

Dad nuclear, visión nocturna, detección de explosivos, audífonos... La lista de potenciales aplicaciones es larga y, de momento, se cierra con un filtro que podría facilitar la destilación del vodka. Por algo los padres del grafeno (Geim i Novoselov) son de origen ruso

-Vodka, incluido

Seguri 

 

 


Sobre esta noticia

Autor:
Diasporaweb (1875 noticias)
Visitas:
6321
Tipo:
Reportaje
Licencia:
Creative Commons License
¿Problemas con esta noticia?
×
Denunciar esta noticia por

Denunciar

Comentarios

Aún no hay comentarios en esta noticia.