Tecnología a base de grafeno para la informática de vanguardia
El grafeno es un material compuesto por carbono que ofrece propiedades extraordinarias, como resistencia, flexibilidad, transparencia, absorción de banda ancha y conductividad. Posee un importante potencial para el desarrollo de la electrónica y la fotónica de nueva generación. Los dispositivos a base de grafeno, por ejemplo, podrían ser más rápidos y ligeros que los actuales, que están fabricados con silicio, germanio y arseniuro de galio. Sin embargo, un reto fundamental ha sido la complejidad de la integración y la escalabilidad de la producción para satisfacer la demanda comercial. Hasta la fecha, esto ha limitado la aplicabilidad del grafeno en este sector industrial concreto.
Ventajas de los fotodetectores a base de grafeno
El objetivo del proyecto ULTRAPHO, financiado con fotodetector, era superar estas preocupaciones demostrando la viabilidad y el atractivo de producir un tipo de dispositivo a base de grafeno denominado fotodetector. Se trata de sensores de alta velocidad en dispositivos electrónicos que convierten la energía fotónica de la luz en una señal eléctrica. «Los fotodetectores se encuentran, por ejemplo, en los centros de datos», explica la coordinadora del proyecto ULTRAPHO, Amaia Zurutuza, de Graphenea (España). Un centro de datos es un gran grupo de servidores informáticos conectados a la red, que suelen utilizar organizaciones y autoridades para almacenar, procesar y distribuir a distancia grandes cantidades de datos. «Aquí es donde tiene lugar toda la comunicación de datos —añade Zurutuza—. Cada vez que envías un correo electrónico, utilizas internet o ves una película en línea, estás utilizando fotodetectores». Uno de los problemas principales de los centros de datos es que el volumen de cálculo genera enormes cantidades de calor. Esto, a su vez, requiere enormes cantidades de energía para mantenerlos frescos. Una solución podría ser utilizar el grafeno para fabricar fotodetectores. «El grafeno es un material con propiedades ópticas y eléctricas superiores y podría utilizarse para fabricar dispositivos de alta velocidad que produzcan mucho menos calor —afirma Zurutuza—. Esto podría cambiar las reglas del juego en el futuro».
Construido y probado a escala industrial
El equipo del proyecto ULTRAPHO se propuso construir un fotodetector a base de grafeno para demostrar que esto podía conseguirse a escala industrial. Para lograrlo, en el proyecto se creó un consorcio de pymes, cada una con un área de especialización específica. «El primer paso fue producir distintos tipos de materiales de grafeno —señala Zurutuza—. Se produjeron a lo que llamamos escala de oblea, que es la que utiliza la industria de semiconductores. Estas obleas suelen ser de 200 o 300 mm. Desarrollamos obleas de grafeno de 200 mm de tamaño, es decir, a escala industrial». A continuación, se procesó el grafeno y se diseñó un fotodetector. Después, se diseñó y probó el prototipo para garantizar su compatibilidad con otros elementos electrónicos críticos, como los microchips y las fibras ópticas.
Comercialización de nuevos fotodetectores
El equipo de proyecto demostró de forma satisfactoria la viabilidad de construir fotodetectores a base de grafeno a escala industrial y contribuyó a acercar aún más esta tecnología a su posible comercialización. Zurutuza agrega: «Pudimos demostrar que es posible. La tecnología aún tardará varios años en madurar, pero hemos demostrado que podemos construirla a escala industrial, y este es un primer paso importante». Otro éxito fundamental fue la colaboración positiva entre los cuatro socios del proyecto. Varios socios han seguido colaborando con el objetivo de comercializar fotodetectores a base de grafeno. «También pudimos identificar otras posibles funciones electrónicas —concluye Zurutuza—. Los moduladores (que controlan la intensidad de la luz para codificar datos) también podrían construirse con grafeno; este hallazgo fue otro buen resultado del proyecto».
Palabras clave
ULTRAPHO, grafeno, electrónica, fotodetectores, semiconductor, informático
