IBM Nanotechnology podría mejorar teléfonos celulares

La nanotecnología podría expandir algún día el alcance de su teléfono celular y mejorar su duración de batería si llega al mercado un prototipo de transistor de IBM.

Investigadores de la compañía están usando nanotecnología para construir una generación futura de transceptores inalámbricos mucho más sensibles que los encontrados en teléfonos hoy. También se fabricarán con un material menos costoso, según IBM. La trampa es que los nuevos chips probablemente no lleguen a manos de los consumidores por otros cinco o diez años.

Los científicos, patrocinados por DARPA (la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa de los Estados Unidos), han construido prototipos de transistores con el nuevo material, llamado grafeno. Es una forma de grafito que consiste en una sola capa de átomos de carbono dispuestos en un patrón de panal. La estructura de Graphene permite que los electrones viajen a través de ella muy rápidamente y le da una mayor eficiencia que los materiales de chips del transceptor existentes, dijo Yu-Ming Lin, miembro del personal de investigación de IBM en Yorktown Heights, Nueva York. El proyecto forma parte del programa CERA (Electrónica de carbono para aplicaciones de radiofrecuencia) de DARPA.

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IBM anunció el jueves que los investigadores lograron una frecuencia de 26 GHz en prototipos de transistores de grafeno. Los transistores utilizados en la prueba tenían una longitud de compuerta de 150 nanómetros, y los investigadores apuntan a una longitud de compuerta de 50nm que permitiría frecuencias superiores a 1THz.

Esas frecuencias están muy por encima de lo que las redes celulares usan actualmente. Puede haber usos militares y médicos para frecuencias superiores a 1THz, como ver armas ocultas o realizar imágenes médicas sin usar rayos X dañinos, dijo Lin. A diferencia de los rayos X, las frecuencias en el rango de los terahercios serían inferiores a la frecuencia de la luz visible, por lo que no tendrían los mismos riesgos de radiación, dijo.

Pero a frecuencias convencionales, los transceptores basados ​​en grafeno podrían hacer que ambos teléfonos celulares y estaciones base más sensibles y más capaces de detectar señales débiles. La clave es la relación señal-ruido, o ser capaz de distinguir la señal de radio de las otras ondas a su alrededor. A una distancia determinada, un teléfono con una mejor relación señal / ruido puede aprovechar mejor la señal disponible desde la torre de telefonía móvil más cercana. Un teléfono más sensible incluso podría funcionar en áreas donde los teléfonos actuales no pueden, dijo Lin. Además, los chips de grafeno consumen menos energía que las radios actuales de teléfonos celulares, por lo que las baterías podrían durar más, dijo Lin.

Se usaron varios materiales especializados en radios de alta frecuencia, entre ellos el arseniuro de galio, el germanio y el fosfuro de indio. El grafeno es una alternativa menos costosa que podría operar a frecuencias más altas que aquellas, dijo. Es una sustancia bidimensional hecha de carbono, que Lin comparó con un nanotubo no envuelto.

Los fabricantes de teléfonos celulares definitivamente se esfuerzan por dar a los usuarios mejores señales y una mayor duración de la batería, así como para reducir costos, dijo el analista de Gartner Stan. Bruederle. De hecho, los operadores móviles se ven obligados a poner más estaciones base para acercarse lo suficiente a los suscriptores para ofrecer las altas velocidades de datos que están buscando con los servicios 3G (tercera generación). Las radios más sensibles pueden aliviar esa carga. Pero no hay garantía de que salten a los chips de grafeno como la mejor solución, dijo Bruederle.

Una tendencia actual es usar la tecnología CMOS (semiconductor de óxido de metal complementario) existente para transceptores e integrarlos con otros componentes de teléfonos celulares en un chip Esto reduce los costos mediante la integración y el uso de una tecnología de chip de gran volumen, dijo Bruederle. Compitiendo contra ese tipo de proceso, el grafeno probablemente no llegaría al mercado durante más de 10 años, dijo.

"Claramente, CMOS está empezando a enfrentar algunos desafíos" para continuar alcanzando un mayor rendimiento, dijo Bruederle. "Pero los ingenieros son increíblemente innovadores. Es un objetivo en movimiento".

(Reporte adicional de Agam Shah en San Francisco.)