Electrónica hecha de carbón

En vez de quemar este hidrocarburo complejo, hagamos aparatos con él; esta es la propuesta que hace Jeffrey Grossman, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos, y cuya viabilidad demuestra con la fabricación de algunos dispositivos electrónicos.

Grossman piensa que hemos utilizado el carbón de forma poco productiva. En vez de prenderle fuego, despreciando de este modo la complejidad molecular de este material, deberíamos estar aprovechando el valor real de esa diversidad y de esa química compleja. El carbón podría convertirse en la base para paneles solares, baterías o dispositivos electrónicos, afirman él y sus colaboradores.

Como primera demostración de lo que parece ser una amplia gama de potenciales usos de alta tecnología para este material tradicionalmente considerado de baja tecnología, Grossman, Brent Keller y Nicola Ferralis han conseguido fabricar un sencillo dispositivo calentador eléctrico que podría usarse para derretir el hielo de las ventanas de los coches o de las alas de los aviones, o incluso formar parte de un implante biomédico. Al desarrollar esta aplicación inicial, han caracterizado también por primera vez y en detalle las propiedades químicas, eléctricas y ópticas de películas delgadas de cuatro clases de carbón: antracita, lignito y dos tipos bituminosos.

Si bien el carbón y otros combustibles fósiles han sido utilizados durante mucho tiempo como materia prima para la industria química, produciendo desde plásticos a tintes y disolventes, tradicionalmente el material ha sido tratado como otros tipos de mineral en bruto: algo que debe ser refinado en sus constituyentes básicos, átomos o moléculas simples, que después son combinados para producir el material deseado. Usar sustancias químicas que la naturaleza ha proporcionado, tal cual, o con mínimas modificaciones, es un nuevo e inusual enfoque. Y los investigadores han encontrado que ajustando simplemente la temperatura a la que se procesa el carbón pueden ajustar muchas de las propiedades ópticas y eléctricas del material hasta los valores exactos deseados.

El sencillo aparato calefactor que el equipo ha fabricado como prueba de la viabilidad de su enfoque constituye una demostración de cómo usar el material, desde la molienda del carbón hasta su deposición como película delgada y su transformación en un dispositivo electrónico funcional. Ahora, tal como señalan Grossman y sus colaboradores, se han abierto las puertas hacia una amplia gama de aplicaciones potenciales, que se podrán materializar en investigaciones futuras.

La gran ventaja potencial del carbón como nuevo material para el sector electrónico es su bajo coste como materia prima y la sencillez del procesamiento para sus aplicaciones electrónicas, una combinación que abarata de manera espectacular la fabricación. Buena parte del coste asociado con el silicio apto para chips o el grafeno, por ejemplo, procede de la purificación de la materia prima. La sílice, el material en bruto para los chips de silicio, es barata y abundante, pero la forma refinadísima necesaria para la electrónica (normalmente pura en un 99,999 por ciento o más) no lo es. Usar carbón pulverizado podría proporcionar importantes ventajas económicas y de otro tipo para muchas clases de aplicaciones, gracias a la capacidad de ajuste de sus propiedades, su alta conductividad y su robustez y estabilidad térmica.

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