Los científicos analizan la posibilidad de la sustitución del silicio por grafeno en diversas aplicaciones

PQ Digital.- “Un total de 200 veces más fuerte que el acero, el grafeno permitirá construir coches y aviones que consumirán menos. Es un auténtico cristal de dos dimensiones”. Así se manifiesta Pascual Bolufer, del Instituto Químico de Sarriá. En junio 2011, recuerda Bolufer, IBM ha construido el primer chip integrado de grafeno, para frecuencias de hasta 10 GHz, pero sustituir al silicio todavía no se ha logrado. Llega del chip de grafeno, antes llegó el germanio, del transistor original, creado por laboratorios Bell, pero fue sustituido por el silicio, el de los microprocesadores del siglo XX ¿Podrá el grafeno sustituir al silicio? 

El 5 de octubre 2010, cuando concedieron el Premio Nobel a A.Geim y K.Novoselov, Walt de Heer dijo que el grafeno nunca reemplazará al silicio: “nadie que conozca el mundillo puede decir esto seriamente. Simplemente hará algunas cosas que el silicio no puede hacer. Es como los barcos y los aviones. Los aviones nunca sustituirán a los barcos”. Nadie discute las propiedades magníficas que merecieron a sus descubridores el Premio Nobel, pero en electrónica lo más importante es averiguar si el grafeno podrá reemplazar al silicio, lograr el transistor de grafeno, en todo mejor que el de silicio, del tamaño de un nanómetro.

Bolufer explica qu en 2001, Walter de Heer, del Instituto de tecnología de Georgia (Estados Unidos), investigó y caracterizó las propiedades electrónicas del grafeno. Para ello calentó a 1.300 ºC un cristal de carburo de silicio, consiguió la evaporación del silicio, y quedaron sobre la superficie solo átomos de carbono: grafeno. Un grupo de la Universidad de Manchester, dirigidos por André Geim y Kostya Novoselov, en 2004, utilizaron un método casero, ingenuo, la exfoliación micromecánica con ayuda de una cinta autoadhesiva.

Depositaron sobre la cinta polvo de grafito, altamente orientado, y fueron despegando grafito, hasta lograr una capa monoatómica transparente de grafeno sobre la cinta. Esa capa era una estructura de hexágonos bencénicos, un excelente conductor, casi independiente, de la temperatura. Para identificar la lámina monoatómica de carbono sobre el sustrato de dióxido de silicio, usaron un efecto óptico: el grafeno exhibe franjas de interferencia. Un espesor solo 5% mayor o menor del SiO2 impedía la formación de las franjas de interferencia.

El grafeno supera al silicio en velocidad más de diez veces, y es un estímulo para resolver los problemas pendientes, asegura el científico. “En el grafeno se puede crear una banda prohibida, si apilamos dos capas de grafeno, pero la posición relativa entre ambas capas afecta a las propiedades electrónicas. Basta girar 5º una capa sobre la otra. Pero si el ángulo es de 20º las capas funcionan de forma independiente. Se ha intentado el grafeno de tres capas. Vivimos los comienzos de la investigación”. 

Las propiedades electrónicas del grafeno, con una sola capa de espesor, se encuentran entre el semiconductor y el metal, precisa Bolufer. Permitirá, al parecer, la fabricación de microprocesadores y sistemas de comunicación más veloces que los actuales, ordenadores cada vez más rápidos o móviles capaces de transmitir datos a mayor velocidad. Si con los chips de silicio llegamos a los 100 GHz de velocidad, con el grafeno alcanzaremos industrialmente 1THz, diez veces más.