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Un chip de computadora biodegradable que funciona sorprendentemente bien
Los chips de computadora biodegradables a base de madera pueden funcionar tan bien como los chips que se usan comúnmente para la comunicación inalámbrica, según una nueva investigación.
Los componentes electrónicos hechos de arseniuro de galio se asientan sobre una superficie hecha de nanocelulosa, que está hecha de madera.
Los inventores argumentan que los nuevos chips podrían ayudar a abordar el problema global de la rápida acumulación de desechos electrónicos, algunos de los cuales contienen materiales potencialmente tóxicos. Los resultados también muestran que un material transparente derivado de la madera llamado papel de nanocelulosa es una alternativa atractiva al plástico como superficie para la electrónica flexible.
En la fabricación de chips convencional, los componentes electrónicos como los transistores se fabrican en la superficie de una oblea rígida hecha de un material semiconductor como el silicio. Investigadores de la Universidad de Wisconsin, dirigidos por Zhenqiang (Jack) Ma , profesor de ingeniería eléctrica e informática, fabricó los componentes electrónicos de manera similar, pero luego usó un sello de goma para sacarlos de la oblea y transferirlos a una nueva superficie hecha de nanocelulosa. Esto redujo la cantidad de material semiconductor utilizado por un factor de hasta 5000, sin sacrificar el rendimiento.
En dos demostraciones recientes, Ma y sus colegas demostraron que pueden usar nanocelulosa como capa de soporte para circuitos de radiofrecuencia que funcionan de manera comparable a los que se usan comúnmente en teléfonos inteligentes y tabletas. También demostraron que estos chips pueden ser descompuestos por un hongo común.
La gran mayoría del material semiconductor de los chips actuales constituye la capa de soporte, y los componentes electrónicos activos representan solo una fracción muy pequeña. Este es un desperdicio costoso, dice Ma, y en el caso de algunos materiales puede generar una contaminación peligrosa cuando se desecha un dispositivo.
En los últimos años, los investigadores han demostrado que la nanocelulosa, que se produce al descomponer las fibras de madera en nanoescala, puede ser un material de soporte viable para una variedad de dispositivos electrónicos, incluidas las células solares. Sin embargo, las demostraciones recientes son las primeras en revelar propiedades que hacen que el material sea prometedor para su uso en circuitos de radiofrecuencia eficientes y de alto rendimiento, dice Ma.
Ma dice que los chips como los que hizo su grupo están listos para la comercialización. Pero él cree que es probable que se requiera una mayor presión ambiental, o un aumento en el precio de los materiales semiconductores raros como el galio, para que la industria electrónica convencional cambie sus prácticas actuales y considere fabricar chips de madera.
Las técnicas para fabricar dispositivos como los que han fabricado Ma y sus colegas se están consolidando en la industria electrónica, dice Juan Rogers , profesor de ciencia de los materiales en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. Rogers desarrolló originalmente el método que utilizó el grupo de Ma para transferir pequeñas cantidades de material semiconductor desde una gran oblea a la superficie de la nanocelulosa.
El ejército está muy interesado en la electrónica transitoria que se degradaría de alguna manera para evitar que la electrónica sensible caiga en manos de los adversarios, dice Rogers. Pero quizás el aspecto más importante de las manifestaciones recientes de Ma es el beneficio ambiental potencial, dice. Los dispositivos de todas las formas y tamaños que pueden comunicarse de forma inalámbrica están proliferando rápidamente y esta tendencia no muestra signos de desaceleración. Las personas actualizan sus dispositivos con frecuencia, y los dispositivos obsoletos suelen desecharse. ¿Qué está pasando con todos esos flujos de residuos? Creo que es una pregunta bastante legítima, dice.