Un equipo de alta fidelidad en un chip

Cuando se habla de nanomateriales siempre o casi siempre hablamos de posibilidades futuras. De propiedades y características que, quizás algún día, puedan ser tan útiles que revolucionen una parte de nuestro mundo. Pero es cierto que pocas veces podemos presenciar el nacimiento de toda una nueva forma de hacer las cosas. Hoy es diferente.

Hace un par de décadas un altavoz de alta fidelidad era fácil que tuviese una altura y anchuras variables, pero lo que era seguro, y lo sigue siendo, es que tuviese una profundidad respetable. Ello es debido a que necesitan una caja acústica, igual que una guitarra. El uso de nanopartículas magnéticas y de nanotubos de carbono en altavoces ha sido históricamente para el lucimiento de los materiales, no porque nadie tuviese intención de usar esos altavoces. Eso cambió drásticamente el año pasado cuando se presentó en Korea [1] un altavoz completamente plano (no necesita caja acústica) basado en grafeno para producir un sonido de calidad.

Dos investigadores de la Universidad de Exeter (Reino Unido) le han dado una vuelta de tuerca a la idea [2]: ahora el grafeno produce el sonido termoacústicamente. En vez de depender de las vibraciones de un material dentro de una caja acústica, la termoacústica hace uso de la idea centenaria de que el rápido calentamiento y enfriamiento de un material puede producir sonido. Y esto, que podría no parecer muy diferente de lo que hicieron los coreanos sí lo es: además de altavoz, el nuevo dispositivo funciona como amplificador y ecualizador gráfico, todo ello en una pastilla plana del tamaño de un pulgar.

La termoacústica se basa en que el rápido calentamiento y enfriamiento de un material puede producir sonido

Los investigadores pudieron comprobar que cuando el grafeno se calienta y enfría rápidamente por medio de una corriente eléctrica alterna, transfiere esas vibraciones al aire circundante. El aire se expande y contrae, generando ondas de sonido. La clave para controlar las capacidades multitarea del dispositivo está en controlar la corriente eléctrica que llega al grafeno. Este control permite no solo cambiar el volumen, también especificar cómo se amplifica cada frecuencia.

Siendo tan pequeño lo normal es que se piense en su aplicación en teléfonos móviles. Pero ese uso es el trivial y no explota las verdaderas posibilidades de la idea. Como el grafeno es casi completamente transparente, los investigadores creen que esta tecnología podría usarse para generar imágenes además de sonidos. Una de las aplicaciones de confirmarse esa posibilidad sería médica: imágenes por ultrasonido en dispositivos portátiles y muy compactos. Tan compactos que nada impediría que se empleasen como monitores inteligentes en tiempo real que tendrían forma de vendas que llevaría el paciente, dada la flexibilidad del grafeno.

Los investigadores creen que esta tecnología podría usarse para generar imágenes además de sonidos

Pero hasta que estas aplicaciones de película se hagan realidad hay una aplicación muchísimo más inmediata en la industria de las telecomunicaciones. Ésta hace un uso intensivo de la mezcla de frecuencias empleando métodos bastante complejos, lo que es sinónimo de caro; el nuevo dispositivo lo hace de una forma simple y controlable, y muchísimo más barata.

Referencias: [1] Choong Sun Kim et al (2016) Application of N-Doped Three-Dimensional Reduced Graphene Oxide Aerogel to Thin Film Loudspeaker ACS Appl. Mater. Interfaces, doi: 10.1021/acsami.6b03618 [2] M. S. Heath & D. W. Horsell (2017) Multi-frequency sound production and mixing in graphene Scientific Reports doi: 10.1038/s41598-017-01467-z