Mundu modernoan aurkitzen dugun ia guztia produktu elektronikoetan oinarritzen da neurri batean.Lan mekanikoa sortzeko elektrizitatea nola erabili aurkitu genuenetik, tamaina guztietako gailuak sortu ditugu gure bizitza hobetzeko.Argietatik hasi eta telefono adimendunetaraino, garatzen ditugun gailu bakoitzak osagai sinple batzuk besterik ez ditu osatzen, hainbat konfiguraziotan elkartzen direnak.Izan ere, mende bat baino gehiagotan oinarritzen gara:
Gure iraultza elektroniko modernoa lau osagai mota hauetan eta geroago transistoreetan oinarritzen da, gaur egun erabiltzen dugun ia guztia ekarriz.Gailu elektronikoak miniaturizatzeko, gure bizitzaren eta errealitatearen gero eta alderdi gehiago kontrolatzeko, datu gehiago potentzia gutxiagorekin transmititzeko eta gure gailuak elkarren artean konektatzeko lasterka goazen heinean, laster hauekin egingo dugu topo.teknologia.Baina XXI. mendearen hasieran bost aurrerapen bat egiten ari dira, eta gure mundu modernoa aldatzen hasi dira.Hau da dena gertatzen ari dena.
1.) Grafenoaren garapena.Naturan aurkitutako edo laborategian sortutako material guztien artean, diamantea ez da material gogorrena.Sei gogorragoak dira, eta zailena grafenoa.2004an laborategian ustekabean banandutako grafenoa atomo bakarreko karbono xafla bat da, kristal hexagonalaren ereduan blokeatuta.Aurrerapen honetatik sei urtera bakarrik, Andrei Heim eta Kostya Novoselov aurkitzaileek Fisikako Nobel Saria irabazi zuten.Inoizko material gogorrena ez ezik, estres fisiko, kimiko eta termikoarekiko oso erresistentea da, baina sare atomiko perfektua da.
«Agian produktu elektronikoen beste miniaturizazio baten atarian gaude, eta horrek etorkizunean ordenagailuak eraginkorragoak izango ditu».
Grafenoak ere propietate eroale liluragarriak ditu, hau da, gailu elektronikoak, transistoreak barne, silizioaren ordez grafenoz eginak izan balira, gaur egun dugun guztia baino txikiagoak eta azkarragoak izango lirateke.Grafenoa plastikoarekin nahasten bada, plastikoa bero-erresistentea den material sendoago batean bihur daiteke eta elektrizitatea eroan dezake.Gainera, grafenoak argiarekiko duen gardentasuna % 98 ingurukoa da, eta horrek esan nahi du iraultzailea dela ukipen-pantaila gardenetarako, argi-igorleko paneletarako eta baita eguzki-zeluletarako ere.Nobel Fundazioak duela 11 urte esan zuenez, "agian beste produktu elektroniko bat miniaturizatzeko zorian gaude, eta horrek etorkizunean ordenagailuak eraginkorragoak izango ditu".
2.) Azalean muntatzeko erresistentziak."Teknologia berri" zaharrena da hau, eta ordenagailu edo telefono mugikor bat aztertu duen edonork ezagutu dezake.Gainazaleko muntaketa-erresistentzia objektu angeluzuzen txiki bat da, normalean zeramikazkoa, bi muturretan ertz eroaleak dituena.Zeramikaren garapenak korronte-fluxua saihestu dezake potentzia edo beroketa xahutu gabe, eta, horrela, lehen erabiltzen ziren erresistentzia tradizionalen gainetik dauden erresistentziak sortu ahal izango dira: berunezko erresistentzia axialak.
Ezaugarri horiei esker, oso egokiak dira gailu elektroniko modernoetarako, batez ere energia kontsumo baxurako eta gailu mugikorretarako.Erresistentzia behar baduzu, SMD hauetako bat erabil dezakezu (azalean muntatzeko gailuak) erresistentziarako behar duzun tamaina murrizteko edo tamaina-muga berean aplika diezazun potentzia handitzeko.
3.) Superkondentsadorea.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 bi gainazal hauek karga berdinak eta aurkakoak mantendu ditzakete.Kondentsadoretik korrontea pasatzen saiatzen zarenean, kargatzen da;korrontea itzaltzen duzunean edo bi plaka konektatzean, kondentsadorea deskargatzen da.Kondentsadoreek aplikazio ugari dituzte, besteak beste, energia biltegiratzea, energia behin-behineko askapenaren eztanda azkarrak eta elektronika piezoelektrikoa, non gailuaren presioaren aldaketek seinale elektronikoak sortzen dituzten.
Jakina, oso-oso eskala txikian oso-oso txikia duten plaka anitz fabrikatzea ez da zaila, funtsean mugatua ere bada.Materialen azken garapenak —batez ere kaltzio kobre titanatoa (CCTO)— posible egiten dute karga elektriko kopuru handiak espazio txikietan gordetzea: superkondentsadoreak.Gailu miniaturizatu hauek hainbat aldiz kargatu eta deskargatu daitezke higatu baino lehen;azkarrago kargatzen eta deskargatzen dute;eta kondentsadore zaharragoek baino 100 aldiz energia gehiago gordetzen dute bolumen-unitate bakoitzeko.Produktu elektroniko miniaturizatuei dagokienez, jokoak aldatzen dituen teknologia dira.
4.) Super induktoreak."Hiru Handietako" azkena, Super Inductor da parte-hartzaile berriena, 2018ra arte gauzatu ez zena. Induktore bat, funtsean, bobina bat, korronte bat eta nukleo magnetizagarri bat da elkarrekin erabiltzen.Induktoreak bere barne-eremu magnetikoaren aldaketaren aurka egiten du, hau da, korrontea batetik bestera pasatzen uzten saiatzen bazara, denbora batez aurre egingo du, gero korrontea libreki igarotzen utziko du, eta azkenik, aldaketa horri berriro aurre egiten diozu. korrontea itzalita.Erresistentzia eta kondentsadoreekin batera, zirkuitu guztien oinarrizko hiru elementuak dira.Baina berriro ere, muga bat dago zein txiki bihur daitezkeen.
Arazoa da induktantzia-balioa induktorearen azaleraren araberakoa dela, hau da, amets-hiltzailea miniaturizazioari dagokionez.Hala ere, zentzu magnetiko klasikoaz gain, higiduraren kontzeptua ere badago: korrontea garraiatzen duten partikulen inertziak haien higiduraren aldaketa oztopatzen du.Lerro bateko inurriek euren abiadura aldatzeko elkarri "hitz egin" behar duten bezala, korrontea garraiatzen duten partikula hauek (elektroiak, esaterako) indarra ezarri behar diote elkarri azeleratu edo moteltzeko.Aldaketaren aurkako erresistentzia horrek mugimendu sentsazioa sortzen du.Kaustav Banerjeeren Nanoelektronika Ikerketa Laborategiaren gidaritzapean, grafenoaren teknologia erabiltzen duen induktore dinamiko bat garatu da: inoiz izan den induktantzia dentsitate handiena duen materiala.
5.) Jarri grafenoa edozein gailutan.Orain balantzea egin dezagun.Grafenoa dugu.Erresistentzia, kondentsadore eta induktoreen bertsio "super" miniaturizatuak, malkartsuak, fidagarriak eta eraginkorrak ditugu.Teorian behintzat, elektronikaren ultraminiaturizazioaren iraultzaren azken oztopoa edozein materialez egindako ia edozein gailu gailu elektroniko bihurtzeko gaitasuna da.Hori posible egiteko, grafenoan oinarritutako gailu elektronikoak nahi dugun edozein material motatan txertatu ahal izatea besterik ez dugu behar, material malguetan barne.Grafenoak jariakortasun, malgutasun, indarra eta eroankortasun ona eskaintzen duela, giza gorputzarentzat kaltegabea den bitartean, aukera ezin hobea da horretarako.
Azken urteotan, grafenoa eta grafenoaren ekipoak muga handiak dituzten prozesu batzuen bidez soilik fabrikatu dira.Grafito zahar arrunta oxidatu dezakezu, gero uretan disolbatu eta gero grafenoa egin lurrun-deposizio kimikoaren bidez.Hala ere, substratu gutxi batzuek soilik gorda dezakete grafenoa horrela.Grafeno oxidoa kimikoki murriztu dezakezu, baina egiten baduzu, kalitate txarreko grafenoa lortuko duzu.Peeling mekanikoaren bidez grafenoa ere ekoiz dezakezu, baina honek ez dizu ekoitzitako grafenoaren tamaina edo lodiera kontrolatzen uzten.
Hor dago laser grabatuaren grafenoaren aurrerapena.Hori lortzeko bi bide nagusi daude.Bata grafeno oxidoarekin hastea da.Lehen bezala: grafitoa oxidatzen duzu, baina kimikoki murriztu beharrean, laser bidez murrizten duzu.Kimikoki murriztutako grafeno oxidoak ez bezala, honek kalitate handiko produktu bat sortzen du, superkondentsadoreetan, zirkuitu elektronikoetan eta memoria-txarteletan erabil daitekeena, batzuk aipatzearren.
Poliimida ere erabil dezakezu —tenperatura handiko plastikoa— eta laser bat erabil dezakezu grafenoa zuzenean gainean modelatzeko.Laserrak poliimida sareko lotura kimikoak hausten ditu, eta karbono-atomoak beroaren bidez birkonbinatzen dira, grafenozko xafla mehe eta kalitate handiko bat osatzeko.Poliimidak aplikazio potentzial ugari frogatu ditu, zeren bertan grafeno-zirkuituak grabatzen badituzu, funtsean, poliimidaren edozein forma gailu elektroniko eramangarri bihurtu dezakezu.Hauek, batzuk aipatzearren, hauek dira:
Baina agian zirraragarriena —laser bidez grabatutako grafenoaren sorrera eta gorakada eta aurkikuntza berrien nonahikotasuna kontuan hartuta— gaur egun posible den horizontean dago.Laser bidez grabatutako grafenoa erabiliz, energia bildu eta gorde dezakezu: energia kontrolatzeko gailua.Aurrerapenaren porrot teknologikoaren adibiderik harrigarrienetako bat bateriak dira.Gaur egun, ia zelula lehorreko bateria kimikoak erabiltzen ditugu energia elektrikoa gordetzeko, hau da, ehunka urteko historia duen teknologia bat.Biltegiratze gailu berrien prototipoak sortu dira, hala nola, zink-aire pilak eta egoera solidoko kondentsadore elektrokimiko malguak.
Laser bidez grabatutako grafenoa erabiliz, energia biltegiratzeko modua guztiz aldatzeaz gain, energia mekanikoa energia elektriko bihurtzen duen gailu eramangarri bat ere sortu dezakegu: marruskadura nanosorgailu bat.Ekipamendu fotovoltaiko organiko bikainak sor ditzakegu, eguzki-energia guztiz alda dezakeena.Bioerregai-pila malguak ere egin ditzakegu;aukerak handiak dira.Energia biltzeari eta biltegiratzeari dagokionez, iraultza gertatzear da epe laburrean.
Gainera, laser bidez grabatutako grafenoak aurrekaririk gabeko sentsoreen garaia ekarri beharko luke.Honek sentsore fisikoak barne hartzen ditu, izan ere, aldaketa fisikoek, hala nola tenperatura edo tentsioa, ezaugarri elektrikoetan aldaketak ekar ditzakete, hala nola, erresistentzia eta inpedantzia (kapazitate eta induktantziaren ekarpena barne).Gasen ezaugarrietan eta hezetasunean aldaketak detektatzen dituzten gailuak ere biltzen ditu, eta —giza gorputzari aplikatzen zaionean— norbaiten bizi-seinaleetan aldaketa fisikoak.Esate baterako, "Star Trek"-ek tresna triaxial baten ideia inspiratu zuen, bizi-seinaleak kontrolatzeko adabaki bat besterik gabe instalatzen den bitartean, berehala gogoraraziko digu gorputzean izandako aldaketa kezkagarriak, laster zaharkituta geratuko direnak.
Ideia honek eremu berri bat ere ireki dezake: laser bidezko grafenoaren teknologian oinarritutako biosentsoreak.Laser bidez grabatutako grafenoan oinarritutako eztarri artifizial batek eztarriko bibrazioak kontrolatzen eta eztularen, zurrumurruen, oihuaren, irensten eta keinuaren mugimenduen arteko seinale-desberdintasunak identifikatzen lagun dezake.Molekula zehatzak bideratu ditzakeen biohartzaile artifizial bat sortu nahi baduzu, hainbat biosentsore eramangarri diseinatu eta telemedikuntzako hainbat aplikazio gauzatzen lagundu nahi baduzu, laser bidez grabatutako grafenoak ere potentzial handia du.
2004ra arte ez zen garatu lehen aldiz grafenozko xaflak gutxienez nahita ekoizteko metodo bat.Hurrengo 17 urteetan, aurrerapen paralelo batzuek, azkenean, gizakiak gailu elektronikoekin elkarreragiteko modua erabat aldatzeko aukera lehen planoan jarri zuen.Grafenoan oinarritutako gailuak ekoizteko eta fabrikatzeko aurreko metodo guztiekin alderatuta, laser bidez grabatutako grafenoak grafeno-eredu sinpleak, masiboan ekoitzitakoak, kalitate handikoak eta merkeak ahalbidetzen ditu hainbat aplikaziotan, larruazaleko elektronika barne.aldatu.
Etorkizun hurbilean, ez da zentzugabea energiaren sektorean aurrerapena espero izatea, energia kontrola, energia bilketa eta energia biltegiratzea barne.Etorkizun hurbilean, sentsoreetan ere aurrerapenak daude, sentsore fisikoak, gas sentsoreak eta biosentsoreak barne.Iraultza handiena gailu eramangarrietatik etor daiteke, telemedikuntzako aplikazioak diagnostikatzeko erabiltzen direnak barne.Zalantzarik gabe, erronka eta oztopo asko daude oraindik.Baina oztopo hauek hobekuntza gehigarria eskatzen dute, eta ez iraultzailea.Konektatutako gailuen eta Gauzen Interneten etengabeko garapenarekin, produktu elektroniko ultra txikien eskaera inoiz baino handiagoa da.Grafenoaren teknologiaren azken garapenekin, zentzu askotan, etorkizuna heldu da.
Ibaietako ura erraz eta azkar arazteko moduko ur-arazgailu mota berri batek edateko uraren eskasiaren arazoa konpontzen lagunduko du.
Argitalpenaren ordua: 2020-02-11