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Un grafeno Descubridor especula sobre el futuro de la computación
Premio Nobel Konstantin Novoselov, considera usos interesantes para el grafeno y otros materiales
23 de enero 2015 | Por Katia Moskvitch


El grafeno es altamente conductor y transparente, y también es el material más fuerte conocido por la ciencia.
Crédito: Wikipedia
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Nota del Editor: Como líderes de negocios, la política y la ciencia se reúnen esta semana en la conferencia del Foro Económico Mundial en Davos, Suiza, para discutir asuntos urgentes del día, Scientific American está publicando una serie de entrevistas con los principales científicos, producido conjuntamente con la foro. Este es el tercero de cuatro entrevistas para el WEF por Katia Moskvitch.

En 2010 dos físicos de la Universidad de Manchester en el Reino Unido comparten un Premio Nobel de Física por su trabajo en un nuevo material de extrañar: el grafeno , una lámina plana de carbono de sólo un átomo de grosor. Konstantin Novoselov y Andre Geim, ambos emigrados rusos, descubrieron el material aplicando llanura cinta adhesiva de edad a la simple grafito.

El grafeno es altamente conductor y transparente, y también es el material más fuerte conocido por la ciencia. Un día podría revolucionar la electrónica . Novoselov nos habla de las posibilidades de este material en 2-D y cómo se podría transformar la industria.

[Una transcripción editada de la entrevista a continuación.]

¿Qué significa el grafeno para el futuro de la computación?
Es cierto que el silicio se utiliza para los dispositivos transistores de semiconductores que son los componentes básicos de las computadoras modernas -por lo menos durante los próximos cinco a 10 años. Pero la gente ya están pensando en posibles materiales y tecnologías alternativas para sustituir al silicio cuando dejará de entregar para transistores cada vez más pequeños y más pequeños. Un transistor de grafeno es una de las alternativas.

También estoy buscando en otros materiales de un solo átomo de espesor 2-D que se obtuvieron poco después de grafeno y en heteroestructuras basadas en esos cristales de 2-D. Potencialmente pueden proporcionar una alternativa a las tecnologías de silicio, pero aquí estamos hablando de arquitectura completamente nueva en lugar de introducir un nuevo material en el sistema. Es difícil predecir cómo se desarrollará porque cuando se introduce un material nuevo en un proceso, ya es un paso bastante complicado, y si usted quiere cambiar toda la arquitectura, se requiere de años de investigación. Es por eso que la investigación debe comenzar ahora si queremos lograr algo así en 10 años.

¿Qué opinas ordenadores del futuro podrían parecerse?
Las computadoras son mucho más que una pantalla, interfaz y software: se trata más de potencia de cálculo y microprocesadores también conocida como la unidad central de procesamiento [CPU], o el "cerebro" de una computadora. En el futuro, probablemente vamos a ampliar los cálculos paralelos, utilizando microprocesadores con mayor número de núcleos, cuando varias CPUs estarán trabajando juntos en el mismo chip, lo que permite el equipo para realizar muchas más tareas con un mayor rendimiento general del sistema. Al mismo tiempo, los equipos más especializados empezarán a aparecer porque el costo no será tan prohibitivo más.

¿Cree que en el futuro seguiremos pensar en términos de entidades separadas llamadas computadoras?
Seguirán existiendo microprocesadores. Usted no va a deshacerse de ellos. Cómo paralelo los cálculos pueden ser y cuántos equipos se vinculará a una red de gran tamaño, en una nube, esa es una pregunta diferente. Y con los avances en las telecomunicaciones, con la velocidad cada vez más alto y más alto, es mucho más fácil de vincular muchos ordenadores en una red de gran tamaño. Eso es sin duda lo que veremos más y más. Lo estamos viendo ya ahora, cuando se almacena una gran cantidad de nuestros datos no en nuestro escritorio, pero en los cálculos de la nube-nube y será más y más popular. Pero la base seguirá siendo microprocesadores y electrónica y la arquitectura actual.

¿Qué otra cosa puede ser utilizado para el grafeno?
Es un material muy fuerte que también es altamente conductor, por lo que la gente trata de usarlo para aplicaciones de materiales compuestos como refuerzo mecánico o para mejorar la conductividad. Una aplicación particularmente interesante es en biotecnología, ciencias de la vida y de la medicina, donde se puede utilizar el grafeno como un sensor, porque muchas propiedades están interrelacionados; cambiar el ambiente químico y se obtiene inmediatamente una señal electrónica fuera de él. Algo que me interesa mucho es el uso del grafeno como una membrana 2-D. Con el grafeno que tenemos en nuestras manos la tela más fina posible y, al mismo tiempo que es completamente impermeable a cualquier molécula. En principio, podemos diseñar de modo que sería permeable para algunas moléculas y utilizarlo como una membrana biológica.

¿Cuánto tiempo pasará antes de que el grafeno realmente lo hace en la industria y el uso comercial?
Será una introducción gradual en nuestra vida día a día. Un buen ejemplo son las fibras de carbono. Hace sólo unos años empezamos a ver los aviones que se utilizan fibras de carbono. Pero hace 20 años fibras de carbono se utilizan sobre todo para los refuerzos mecánicos en los coches deportivos y algunos equipos de deportes. Así que nunca es un cambio brusco, sino una introducción gradual, primero de los nichos de mercado y luego entrar en las aplicaciones más grandes y de mayor escala. Y eso es exactamente lo que vemos ya con aplicaciones grafeno algún toque potencia, aplicaciones de conductividad térmica, refuerzo mecánico, pinturas conductoras y así sucesivamente, y la gama de estos productos aumentará año tras año. Como lo hacemos, vamos a aprender más y más sobre la materia y sobre la producción, por lo que el costo de producción disminuirá y la calidad va a mejorar. Y en poco tiempo va a ser un material bastante ubicua.

Puede grafeno conducen a tecnologías completamente nuevas, algo que sólo podemos soñar en este momento?
Una de las áreas en la que trabajo es "materiales sobre la demanda." Tenemos una biblioteca de diferentes 2-D Materiales-cristales que son sólo un átomo de grosor. Todos ellos tienen propiedades muy diferentes: algunos son metálicos, algunos son aislantes, semiconductores, algunos son un poco transparente, algunos opaco y así sucesivamente. Esta biblioteca puede ayudar a diseñar nuevos materiales en 3-D, sólo poner las hojas en 2-D capa por capa, no como la Madre Naturaleza pretende, pero la combinación de diferentes materiales en una pila diferente, y funcionalidades de codificación de esta manera a medida que construimos esta pila. Yo lo llamo "los materiales en la demanda", ya que, dependiendo de su aplicación y lo que quiere lograr, se puede diseñar esta pila de acuerdo a sus necesidades. Nunca hemos tenido esta oportunidad antes de que-estamos generalmente pegado con un material, pero aquí podemos diseñar nuevos materiales multifuncionales desde cero.

¿Cómo va esto y otras más recientes avances en la ciencia de materiales transformar la industria?
Vamos a llevar la funcionalidad de nivel estructural al nivel de material. Así que en lugar de decir que nos tomamos de silicio y reestructurar en transistores que hacer ciertas funciones, ahora decimos: "Dinos qué funciones debe haber y vamos a diseñar un material que tiene esas funciones." Es un paradigma completamente nuevo. Y en general, la esperanza es que va a ser un multifuncional material en un plazo de unas pocas capas de átomos vamos a ser capaces de codificar el circuito lógico, la unidad de energía y así sucesivamente. Usted tendría un material flexible, transparente o semitransparente, multifuncional que tiene funciones codificadas en su estructura.

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