El grafeno al servicio de los dispositivos reales

El grafeno tiene unas propiedades únicas y excepcionales que lo presentan como un metal con un enorme potencial para fabricar diversos dispositivos tecnológicos. Entre estas propiedades destacan su extrema delgadez, su conductividad eléctrica y térmica, su ligereza, su transparencia y el hecho de que es mucho más resistente que el silicio. Sin embargo, a pesar de estas propiedades, el grafeno aún no se ha utilizado para estos dispositivos tecnológicos debido a una serie de retos prácticos.

Uno de ellos es la conductividad térmica del grafeno, especialmente en los dispositivos fabricados. En este caso, el grafeno debe apoyarse sobre un sustrato, lo que reduce la conductividad térmica del metal. Una alta conductividad térmica es muy importante para cualquier dispositivo electrónico. Para solucionar este problema, los investigadores están estudiando nuevas formas de apoyar el grafeno con el mundo macroscópico, como el uso de estructuras tridimensionales de grafeno interconectadas. También pueden recurrir a una estructura ultrafina de grafeno o a un nitruro de boro hexagonal cuyas estructuras se asemejan al grafeno.

Otro problema del grafeno es la fusión, porque hay que recubrirlo con plásticos. Con el aumento de las temperaturas, el sustrato elástico de polímero puede convertirse en una sustancia parecida a la goma o fundida que rompa las sustancias electrónicas establecidas encima y haga que fallen los diminutos hilos conductores que conectan los dispositivos electrónicos. Según Li Shi, ingeniero mecánico de la Universidad de Texas en Austin, este problema puede resolverse mejorando la calidad de la interfaz para aumentar su conductancia.

Shi y su equipo de investigación también sugieren que el almacenamiento de energía térmica del grafeno también podría mejorarse para resolver los problemas prácticos. Por ejemplo, los fabricantes pueden utilizar espumas de grafeno ultrafinas para aumentar la capacidad energética de los dispositivos fabricados con grafeno. Esto se conseguiría amplificando la velocidad a la que el calor se carga y descarga en los materiales de alteración de fase que se utilizan para almacenar energía térmica. Otro avance consiste en comprender el concepto de portadores de energía fundamentales y su dispersión, como los fotones, los electrones y las moléculas. Comprender el concepto de dispersión de fotones puede ayudar a entender las ondas de red y, en última instancia, a resolver el problema de la conductividad térmica cuando otros materiales sirven de soporte al grafeno.

Samsung también ha hecho un gran avance en la identificación de cómo utilizar el grafeno en dispositivos del mundo real. Esta nueva tecnología se centrará en desarrollar grafeno cristalino de alta calidad construido sobre obleas de silicio. De este modo se producirá grafeno adecuado para la fabricación de transistores de efecto de campo de grafeno (GFET). Incluso cuando el grafeno se haya desprendido, las obleas de silicio podrán reciclarse para otra producción.