albisteak

Mundu modernoan aurkitzen dugun ia guztia elektronikan oinarritzen da hein batean. Lan mekanikoa sortzeko elektrizitatea nola erabili aurkitu genuenetik, gailu handiak eta txikiak sortu ditugu gure bizitza teknikoki hobetzeko. Argi elektrikoetatik hasi eta smartphoneetara, gailu guztiak garatzen dugu hainbat konfiguraziotan elkarrekin jositako osagai soil gutxi batzuekin osatuta. Izan ere, mende bat baino gehiagotan oinarritu gara:
Gure elektronika-iraultza modernoak lau osagai mota hauetan oinarritzen da, eta, gero, transistoreetan oinarritzen da, gaur egun erabiltzen dugun ia guztia ekartzeko. potentzia gutxiago, eta gure gailuak elkarri konektatu, azkar topatzen ditugu muga klasiko horiek.Teknologia.Baina, 2000. hamarkadaren hasieran, bost aurrerapen guztiak elkartu ziren, eta gure mundu modernoa eraldatzen hasi dira.Hona nola joan zen dena.
1.) Grafenoaren garapena.Naturan aurkitutako edo laborategian sortutako material guztien artean, diamantea ez da material gogorrena. Sei dira gogorragoak, gogorrena grafenoa.2004an, grafenoa, atomo lodiera duen karbono xafla bat. Kristal hexagonal-eredu batean blokeatuta, ustekabean isolatu zen laborategian. Aurrerapen honetatik sei urtera, bere aurkitzaile Andrei Heim eta Kostya Novoselov Fisikako Nobel Saria jaso zuten. estres fisikoa, kimikoa eta termikoa, baina benetan atomoen sare perfektua da.
Grafenoak ere propietate eroale liluragarriak ditu, hau da, gailu elektronikoak, transistoreak barne, silizioaren ordez grafenoaz egin ahal izango balira, gaur egun dugun guztia baino txikiagoak eta azkarragoak izan litezke. elektrizitatea ere eroaten duen beroarekiko erresistentea den material sendoagoa da.Gainera, grafenoa %98 inguru gardena da argiarekiko, hau da, iraultzailea da ukipen-pantaila gardenentzat, argi-igorleko panelentzat eta baita eguzki-zelulentzat ere.Nobel Fundazioak 11 urte esan zuenez. duela, "agian, etorkizunean ordenagailuak eraginkorragoak izatea ekarriko duen elektronikaren beste miniaturizazio baten atarian gaude".
2.) Gainazaleko muntaketa-erresistentzia. Teknologia "berri" zaharrena da eta seguruenik ordenagailua edo telefono mugikorra disekatu duen edonorentzat ezaguna da. Gainazaleko muntaketa-erresistentzia objektu angeluzuzen txiki bat da, normalean zeramikazkoa, bietan ertz eroaleak dituena. amaierak.Zeramika garatzeak, korronte-fluxuari aurre egiten dioten potentzia edo bero handirik xahutu gabe, lehen erabiltzen ziren ohiko erresistentzia zaharragoen gainetik dauden erresistentziak sortzea ahalbidetu du: berun-erresistentzia axialak.
Propietate horiei esker, elektronika modernoan erabiltzeko aproposa da, batez ere potentzia baxuko eta mugikorretarako gailuetan. Erresistentzia behar baduzu, SMD horietako bat erabil dezakezu (azalean muntatzeko gailuak) erresistentziak behar duzun tamaina murrizteko edo handitzeko. tamaina-muga berdinen barruan aplika diezaiekezun boterea.
3.) Superkondentsadoreak.Kondentsadoreak teknologia elektroniko zaharrenetako bat dira.Konfigurazio sinple batean oinarritzen dira, non bi gainazal eroale (plakak, zilindroak, zorro esferikoak, etab.) elkarrengandik distantzia txiki batean bereizten diren, eta biak. gainazalak karga berdinak eta kontrakoak mantentzeko gai dira.Kondentsadoretik korrontea pasatzen saiatzen zarenean kargatzen da eta korrontea itzaltzen duzunean edo bi plakak konektatzean kondentsadorea deskargatzen da.Kondentsadoreek aplikazio sorta zabala dute, energia biltegiratzea barne, a askatutako energiaren eztanda azkarra eta elektronika piezoelektrikoa, non gailuaren presio aldaketek seinale elektrikoak sortzen dituzten.
Jakina, eskala oso-oso txikian distantzia txikietan banandutako plaka anitz egitea erronka ez ezik, funtsean mugatua da. Materialen azken aurrerapenek —batez ere kaltzio kobre titanatoak (CCTO)— karga kopuru handiak gorde ditzakete espazio txikietan: superkondentsadoreak. Gailu miniaturizatu hauek hainbat aldiz kargatu eta deskargatu daitezke higatu baino lehen; kargatu eta deskargatu azkarrago; eta kondentsadore zaharren bolumen-unitate bakoitzeko energia 100 aldiz biltegiratzen dute. Elektronika miniaturizatzeko orduan jokoak aldatzen dituzten teknologiak dira.
4.) Super induktoreak. "Hiru Handien" azken gisa, superinduktorea 2018ra arte atera den azken jokalaria da. Induktore bat, funtsean, nukleo magnetizagarri batekin erabiltzen den korronte bat duen bobina bat da. eremuan, hau da, korrontea bertatik pasatzen uzten saiatzen bazara, denbora batez erresistentzia egiten du, gero korrontea libreki igarotzen uzten du, eta, azkenean, korrontea itzaltzen duzunean aldaketei aurre egiten die berriro. Erresistentzia eta kondentsadoreekin batera, hauek dira. Zirkuitu guztien oinarrizko hiru elementu.Baina berriro ere, muga bat dago zein txikiak izan daitezkeen.
Arazoa da induktantzia-balioa induktorearen azaleraren araberakoa dela, hau da, amets-hiltzailea miniaturizazioari dagokionez. Baina induktantzia magnetiko klasikoaz gain, energia zinetikoaren induktantzia kontzeptua ere badago: inertzia. korrontea garraiatzen duten partikulek beraiek mugimenduaren aldaketak eragozten dituzte. Lerro batean inurriak elkarri "hitz egin" behar dioten bezalaxe, abiadura aldatzeko, korrontea garraiatzen duten partikula hauek, elektroiak bezala, indarra egin behar diote elkarri azkartzeko. edo moteldu.Aldaketaren aurkako erresistentzia horrek mugimendu sentsazioa sortzen du.Kaustav Banerjee-ren Nanoelektronika Ikerketa Laborategiaren gidaritzapean, grafenoaren teknologia erabiltzen duen energia zinetikoko induktore bat garatu da orain: inoiz erregistratu den induktantzia-dentsitate handiko materiala.
5.) Jarri grafenoa edozein gailutan.Orain balantzea egin dezagun.Grafenoa dugu.Erresistentzia, kondentsadore eta induzigailuen bertsio “super” ditugu: miniaturizatuak, sendoak, fidagarriak eta eraginkorrak. Elektronika ultraminiaturizazioaren iraultzaren azken oztopoa. , teorian behintzat, edozein gailu (ia edozein materialz egina) gailu elektroniko bihurtzeko gaitasuna da.Hori posible egiteko, grafenoan oinarritutako elektronika nahi dugun edozein material motatan txertatzeko gaitasuna besterik ez dugu behar, material malguak barne.Grafenoak jariakortasun, malgutasun, indarra eta eroankortasun ona izateak, gizakientzat kaltegabea den arren, horretarako aproposa da.
Azken urteotan, grafenoa eta grafenoa gailuak, berez zorrotz samarrak diren prozesu gutxi batzuen bidez bakarrik lortu diren moduan fabrikatu dira. Grafito zaharra oxidatu, uretan disolbatu eta grafenoa lurrun kimikoz egin dezakezu. deposizioa.Hala ere, grafenoa modu honetan metatu daitekeen substratu gutxi batzuk besterik ez daude.Grafeno oxidoa kimikoki murriztu dezakezu, baina hala egiten baduzu, kalitate txarreko grafenoa lortuko duzu.Grafenoa esfoliazio mekanikoaren bidez ere ekoiz dezakezu. , baina horrek ez dizu uzten ekoizten duzun grafenoaren tamaina edo lodiera kontrolatzen.
Hor sartzen dira laser bidez grabatutako grafenoaren aurrerapenak.Hori lortzeko bi bide nagusi daude.Bat grafeno oxidoarekin hastea da. Lehen bezala: grafitoa hartu eta oxidatu, baina kimikoki murriztu beharrean, murrizten duzu. laser batekin.Kimikoki murriztutako grafeno oxidoa ez bezala, kalitate handiko produktua da, eta, besteak beste, superkondentsadoreetan, zirkuitu elektronikoetan eta memoria txarteletan erabil daiteke.
Poliimida, tenperatura altuko plastikoa eta grafenoa ere erabil ditzakezu zuzenean laser batekin. Laserrak lotura kimikoak hausten ditu poliimida sarean, eta karbono-atomoak termikoki berrantolatzen dira grafenozko xafla meheak eta kalitate handikoak sortzeko. Poliimidak erakutsi du. aplikazio potentzial mordoa, grafeno-zirkuituak bertan grabatzen badituzu, funtsean, poliimidaren edozein forma elektronika eramangarri bihur dezakezu. Hauek, batzuk aipatzearren, hauek dira:
Baina agian zirraragarriena —laser bidez grabatutako grafenoaren aurkikuntza berrien sorrera, gorakada eta nonahikotasuna ikusita— gaur egun posible denaren horizontean dago. Laser bidez grabatutako grafenoarekin, energia bildu eta gorde dezakezu: energia kontrolatzeko gailu bat. .Teknologiak aurrera egin ez duen adibide nabarmenetako bat bateriak dira.Gaur egun, ia zelula lehorreko kimika erabiltzen dugu energia elektrikoa gordetzeko, mendeetako teknologia.Biltegiratze gailu berrien prototipoak, hala nola, zink-aire pilak eta egoera solidoa. kondentsadore elektrokimiko malguak sortu dira.
Laser bidez grabatutako grafenoarekin, energia biltegiratzeko modua iraultzeaz gain, energia mekanikoa elektrizitate bihurtzen duten gailu eramangarriak ere sor ditzakegu: nanosorgailu triboelektrikoak.Eguzki energia iraultzeko ahalmena duten fotovoltaiko organiko nabarmenak sor ditzakegu. bioerregai-pila malguak ere egin ditzake; aukerak handiak dira.Energia biltzeko eta biltegiratzeko mugetan, iraultzak denak dira epe laburrean.
Gainera, laser bidez grabatutako grafenoak aurrekaririk gabeko sentsoreen garaia ekarri beharko luke. Honek sentsore fisikoak barne hartzen ditu, aldaketa fisikoek (esaterako, tenperatura edo tentsioa) propietate elektrikoetan aldaketak eragiten baitituzte, hala nola erresistentzia eta inpedantzia (kapazitate eta induktantziaren ekarpenak ere barne hartzen dituztenak). ).Gas-propietateetan eta hezetasunean aldaketak detektatzen dituzten gailuak ere barne hartzen ditu, eta, giza gorputzari aplikatzen zaizkionean, norbaiten bizi-seinaleetan aldaketa fisikoak. Adibidez, Star Trek-en inspiratutako tricorder baten ideia azkar zaharkitu liteke. besterik gabe, bizi-seinaleak monitorizatzeko adabaki bat erantsiz, berehala ohartarazten gaituena gure gorputzetan gertatzen diren aldaketa kezkagarriei buruz.
Pentsamendu-lerro honek alor berri bat ere ireki dezake: laser bidez grabatutako grafenoaren teknologian oinarritutako biosentsoreak. Laser bidez grabatutako grafenoan oinarritutako eztarri artifizial batek eztarriko bibrazioak kontrolatzen lagundu dezake, eztul, burrunba, garrasi, irenste eta keinuaren arteko seinale desberdintasunak identifikatuz. mugimenduak.Laser bidez grabatutako grafenoak ere potentzial handia du molekula zehatzak bideratu ditzakeen biohartzaile artifizial bat sortu nahi baduzu, hainbat biosentsore eramangarri diseinatu edo telemedikuntzako hainbat aplikazio gaitzen lagundu nahi baduzu.
2004. urtera arte ez zen garatu grafenozko xaflak ekoizteko metodo bat, nahita bederen. Harrezkero 17 urteetan, aurrerapen paralelo batzuek, azkenean, lehen planora ekarri dute gizakiak elektronikarekin harremanetan jartzeko modua iraultzeko aukera. Grafenoan oinarritutako gailuak ekoizteko eta fabrikatzeko dauden metodo guztiekin alderatuta, laser bidez grabatutako grafenoak grafeno-eredu errazak, masiboan ekoizten direnak, kalitate handikoak eta merkeak ahalbidetzen ditu hainbat aplikaziotan, azaleko elektronika aldaketa barne.
Etorkizun hurbilean, zentzuzkoa da energiaren sektorean aurrerapenak itxarotea, energia kontrola, energia biltzea eta energia biltegiratzea barne. Epe laburrean ere sentsoreen aurrerapenak daude, sentsore fisikoak, gas sentsoreak eta biosentsoreak barne. Handiena. litekeena da iraultza eramangarrietatik etortzea, telemedikuntzarako diagnostikoko aplikazioetarako gailuetatik barne. Seguru asko, erronka eta oztopo asko geratzen dira. Baina oztopo hauek hobekuntza gehigarriak behar dituzte, eta ez iraultzaileak. Konektatutako gailuek eta Gauzen Internetek hazten jarraitzen duten heinean, elektronika ultra-txikia inoiz baino handiagoa da.Grafenoaren teknologiaren azken aurrerapenekin, etorkizuna hemen dago modu askotan.