La rivalidad entre China y Estados Unidos ha llegado a campos de la ciencia y tecnología como no veíamos desde tiempos de la Guerra Fría. Actualmente, la carrera espacial es liderada por estas dos superpotencias, así como la competencia en el desarrollo de semiconductores. Sin embargo, en esta ocasión se deja de lado aquello, nos olvidamos de que Estados Unidos no compra chips "hechos en China" y que China se ha saltado las restricciones en beneficio de su desarrollo.
Y es que recientemente se publicó un estudio en Nature, donde una colaboración entre universidades de ambos países ha logrado producir un método para fabricar semiconductores de grafeno.
Una revolución computacional
Científicos de la Universidad de Taijin de China (UTC) y del Instituto de Tecnología de Georgia (ITG), en Estados Unidos, fueron los responsables de este importante hallazgo. Actualmente, todos los semiconductores de la tecnología que utilizamos hoy en día están hechos de silicio, un elemento que está llegando a sus cotas mínima y que más pronto que tarde llegará a su límite.
La carrera por crear semiconductores que utilicen una base elemental distinta no es nueva y desde la primera década del 2000 se propuso al grafeno con el principal candidato para suplir al silicio. No fue sino hasta ahora que la colaboración entre China y Estados Unidos logró, finalmente, encontrar un método para utilizar poder utilizar grafeno en la producción de chips.
Según un comunicado de prensa, reportado por Deutsche Welle, el autor principal de artículo, Walter de Heer, asegura que utilizar el grafeno para crear microchips es la siguiente gran etapa que nos puede llevar al futuro de la computación.
No sabemos dónde terminará esto, pero sabemos que estamos abriendo la puerta a un importante cambio de paradigma en la electrónica. El grafeno es el siguiente paso. Quién sabe cuáles serán los próximos pasos después de eso, pero hay muchas posibilidades de que el grafeno se convierta en el paradigma durante los próximos 50 años.
Walter de Heer tiene muchos motivos para segurar lo anterior y es que el "epigrafeno", compuesto que crearon para los chips de grafeno, tiene una movilidad electrónica 10 veces más veloz que la del silicio. Podemos pensar en el epigrafeno, creado a partir de carburo de silicio, como una especie de avenida ultra rápida para los electrones, lo que nos permitirá procesar información mucho más rápido que como lo hacemos a día de hoy.
La brecha energética prohibida
El principal problema a superar para la creación de semiconductores de grafeno tiene que ver con algo llamado "Banda prohibida" o "Brecha energética". Hablando en términos generales, los electrones en un sólido no están orbitando alrededor de átomos individuales, sino sobre una red, llamada "red cristalina", sobre el material.
Hay dos tipos de bandas en un material, la banda de valencia y la banda de conducción. La primera de ellas contiene a los electrones de valencia, mientras que la segunda es la que conduce la corriente eléctrica cuando los electrones se mueven hacia la banda de conducción, valga la redundancia. Reduciendo terminología, la banda de valencia contiene electrones de valencia, la banda de conducción es hacia donde se mueven los electrones.
Entre esas dos bandas está la banda prohibida, una especie de brecha entre ellas que necesita de ciertas condiciones para permitir la movilidad de los electrones y, por lo tanto, la transmisión de la información. El grafeno contiene una banda prohibida que hasta ahora no había podido ser manipulada de la mejor manera, pues lo que se busca cuando creas un semiconductor es que pueda transmitir la información a temperatura ambiente.
¿Por qué necesitamos que sea a temperatura ambiente? Pues por muchas razones, elevar o bajar la temperatura conlleva un costo energético que provocaría la creación de dispositivos que regulen la temperatura, elevando costos. A esto también se le suman variables como la presión, monitorear humedad, altura, entre muchas otras cosas. Trabajar bien a temperatura ambiente asegura un buen desempeño estándar.
El Dr. Lei Ma, de la Universidad de Tiajin explica todo este asunto de la siguiente manera:
Un problema de larga data en la electrónica del grafeno es que el grafeno no tenía la banda prohibida adecuada y no podía encenderse y apagarse en la proporción correcta. A lo largo de los años, muchos han intentado abordar esto con un variedad de métodos. Nuestra tecnología logra la banda prohibida y es un paso crucial en la realización de la electrónica basada en grafeno.
La ciencia como campo de tregua
Este avance es de suma importancia, pues las mejoras en informática han venido acompañadas de revoluciones a nivel de hardware que potencian nuestra capacidad de procesar información. Con semiconductores más veloces y potentes, la computación se verá potenciada y solo el tiempo nos podrá mostrar qué podremos hacer con el epigrafeno y todo lo que venga después de ello.
Además de la relevancia de este descubrimiento, también podemos celebrar el hecho de que, pese a lo que la política y economía puede dictar, China y Estados Unidos mantienen una relación positiva en las cuestiones que de verdad importan, como lo son la ciencia. Colaborar para un bien mayor siempre ha sido de los principales motores científicos.
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