Foto: Componentes electrónicos de arseniuro de galio coronan una superficie de nanocelulosa hecha de madera.
Los chips informáticos biodegradables de madera pueden dar tan buen rendimiento como los chips que suelen emplearse actualmente en las comunicaciones inalámbricas, según un estudio de reciente publicación.
Sus inventores argumentan que los nuevos chips podrían ayudar a afrontar el problema global de la rápida acumulación de desechos electrónicos, parte de los cuales contienen materiales potencialmente tóxicos. Los resultados también demuestran que el material transparente, derivado de la madera llamado papel de nanocelulosa, supone una alte ativa atractiva al plástico como superficie para dispositivos electrónicos flexibles.
En los procesos convencionales de fabricación de chips, los componentes electrónicos como los transistores se fabrican sobre la superficie de una oblea rígida compuesta de un material semiconductor como el silicio. Un equipo de investigación de la Universidad de Wisconsin (EEUU) liderado por Zhenqiang (Jack) Ma, un profesor de la ingeniería electrónica y informática, fabricó los componentes electrónicos de una manera muy similar, pero entonces empleo una estampilla de goma para recogerlos de la oblea y transferirlos a una nueva superficie hecha de nanocelulosa. Este método reduce la cantidad de material semiconductor necesario para el proceso de fabricación por un factor de hasta 5.000, sin sacrificar el rendimiento de los chips.
En dos demostraciones recientes, el equipo de Ma mostró que pueden emplear nanocelulosa para la capa base para circuitos de frecuencia de radio cuyo rendimiento es muy similar al de los chips de los smartphones y las tablets. También demostraron que estos chips pueden ser degradados por un hongo común.
La mayor parte de los materiales semiconductores de los chips actuales es destinada a formar la capa base, y los componentes electrónicos activos solo representan una pequeña fracción del total. Esto representa un desperdicio muy caro, afirma Ma, y en el caso de algunos materiales puede dar paso a una contaminación peligrosa cuando el dispositivo es desechado.
En los últimos años, los investigadores han demostrado que la nanocelulosa, que se fabrica a partir de la descomposición de madera hasta la nanoescala, es un material de base viable para una variedad de dispositivos electrónicos, incluidas las células solares. Sin embargo, las demostraciones recientes son las primeras que han revelado propiedades que hacen que el material sea tan prometedor para circuitos de radio frecuencia eficientes y de alto rendimiento, afirma Ma.
El investigador dice que los chips como los que ha fabricado su equipo están listos para la comercialización, pero cree que es probable que haga falta un aumento de la presión medioambiental, o una subida importante del precio de materiales semiconductores escasos como el galio, para que la industria electrónica convencional cambie sus prácticas actuales y considere fabricar chips de madera.
Las técnicas de fabricación de dispositivos como los que han hecho el equipo de Ma están ganando peso en la industria electrónica, afirma John Rogers, un profesor de ciencias de materiales de la Universidad de Illinois (EEUU). Rogers desarrolló originalmente el método que utilizó el equipo de Ma para transferir pequeñas cantidades de materiales semiconductores desde una oblea hasta la superficie de nanocelulosa.
El ejército estadounidense está interesado en "la electrónica efímera" que se degradaría de algún modo para evitar que componentes sensibles caiga en manos de sus adversarios, comenta Rogers. Pero dice que quizás el aspecto más importante de las demostraciones recientes de Ma es el beneficio medioambiental en potencia. Proliferan rápidamente los dispositivos inalámbricos de todos los tipos y tamaños, y esta tendencia no muestra signos de ralentizarse. Los consumidores cambian de dispositivo a menudo, y con frecuencia los dispositivos desfasados son desechados. "¿Qué pasa con todo ese volumen de desechos electrónicos? Creo que es una pregunta bastante legítima", dice.