El grafeno permite crear la bombilla más fina del mundo

Cuaderno de Ciencias
La bombilla más fina del mundo. (Captura del vídeo de Youtube subido por Universidad de Columbia SEAS).

Es curioso como la vida a veces da amplios giros, que terminan llevando al punto de partida, aunque con "ligeras" diferencias. Me explico, en 1880 Thomas Alva Edison fue el primero en patentar una bombilla de filamento de carbono comercialmente viable. Ahora, 135 años más tarde, los científicos acaban de implementar la bombilla más fina de la historia. Tan fina, que en realidad su grosor es de solo un átomo. ¿Adivináis el material de la que está hecha? Grafeno, la variedad más perfectamente cristalina, "ultramoderna" y prometedora del carbono que conocemos.

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Young Duck Kim y el profesor James Hone. (Crédito imagen Universidad de Columbia).

Científicos de la Universidad de Columbia especializados en ingeniería mecánica, como el profesor James Hone y su alumno surcoreano de postgrado Young Duck Kim (del Instituto de Investigación en Ciencia y Estándares de Corea) acaban de lograr por primera vez una bombilla LOC (abreviatura para lab on a chip) cuya luz es visible a simple vista. La clave del éxito es el grafeno, que se ha empleado para hacer los filamentos.

El grafeno es una forma perfectamente cristalina del carbono cuya peculiaridad es su extrema delgadez (su anchura es monoatómica). Como en cualquier bombilla incandescente, lo que hicieron estos científicos fue unir los filamentos de grafeno a electrodos metálicos, suspender las tiras sobre un sustrato de silicio y hacer pasar a su través una corriente eléctrica que provocara su calentamiento.

La luz visible por los filamentos de grafeno de esta "bombilla en un chip" es tan intensa que resulta visible al ojo humano pese al minúsculo tamaño de los filamentos. Por ello, el anteriormente mencionado James Hone, cree que estas bombillas (las más delgadas del mundo) podrán encontrar su aplicación en un campo largamente soñado, el de la computación lumínica.

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En sus propias palabras: "Este nuevo tipo de emisor de luz de 'banda ancha' podrá integrarse en chips basados en grafeno que facilitarán la realización de pantallas transparentes, flexibles, y ultra-delgadas ideales para las comunicaciones ópticas".

Y es que crear luz en estructuras pequeñas que puedan montarse sobre la superficie de un chip, resultará crucial para el desarrollo de circuitos 'fotónicos' completamente integrados. En ellos, la luz podrá realizar lo que ahora hacen las corrientes eléctricas en nuestros circuitos integrados a base de semiconductores.

Hasta ahora, cada vez que los científicos intentaban crear dispositivos así se encontraban con el grave problema de la temperatura. Para que un filamento entre en incandescencia hasta el punto de producir luz visible, debe alcanzar temperaturas muy elevadas del orden de miles de grados Celsius. El problema hasta ahora es que el cableado metálico a micro escala, necesario para dotar de electricidad al conjunto, no resistía esas temperaturas y se fundía.

Sin embargo los filamentos de grafeno, que permiten crear luz visible mientras alcanzan temperaturas de 2500ºC, no funden el sustrato de silicio debido a que son transparentes, por lo que la luz reflejada en el sustrato atraviesa el filamento sin añadirle más calor. Además, una propiedad interesante del grafeno es que, a medida que se calienta, se convierte en un conductor de calor mucho más pobre, lo que en la práctica lleva a confinar el punto caliente y luminoso en un área muy pequeña situada en el centro del filamento.

Para finalizar, os dejo con un vídeo de la universidad de Columbia en la que se explica el funcionamiento de esta revolucionaria bombilla de grafeno en un chip.

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El trabajo, liderado por Young Duck Kim, acaba de publicarse en Nature Nanotechnology.

Me enteré leyendo la web de la Universidad de Columbia.

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