Un equipo de científicos estadounidenses logró desarrollar un dispositivo que genera ondas sísmicas diminutas capaces de optimizar la fabricación de chips para celulares y dispositivos inalámbricos, con el objetivo de hacerlos más compactos, veloces y de menor consumo energético. El hallazgo fue publicado esta semana en la revista científica Nature.
La investigación fue desarrollada por expertos de la Universidad de Colorado Boulder, la Universidad de Arizona y los Laboratorios Nacionales Sandia. El nuevo sistema utiliza ondas acústicas superficiales (SAW, por sus siglas en inglés), un fenómeno similar a las ondas sísmicas, pero que se propaga exclusivamente sobre la superficie de un chip, como ocurre con los terremotos en la corteza terrestre.
“Los dispositivos SAW son fundamentales para muchas de las tecnologías más importantes del mundo”, dijo Matt Eichenfield, investigador principal del estudio y actual catedrático de Ingeniería Cuántica en la Universidad de Colorado Boulder. Detalló que estos sistemas están presentes en teléfonos móviles, llaveros, GPS, abridores de puertas y equipos de radar.
El nuevo láser de fonones, desarrollado por el equipo, genera vibraciones sobre la superficie de un chip usando un único dispositivo alimentado por batería. Esto representa un cambio significativo frente a los dispositivos SAW convencionales, que requieren múltiples componentes y fuentes de energía para funcionar.
Eichenfield explicó que su innovación busca replicar el funcionamiento de un láser tradicional —que rebota luz entre dos espejos—, pero aplicado a ondas sísmicas. El dispositivo mide medio milímetro y está formado por una oblea de silicio cubierta con niobato de litio, un material piezoeléctrico que convierte vibraciones en campos eléctricos, y viceversa. Además, integra una capa de arseniuro de indio y galio, capaz de acelerar electrones a velocidades extremadamente altas.
El funcionamiento consiste en generar vibraciones en el niobato de litio al aplicar corriente eléctrica en el arseniuro. Estas ondas rebotan internamente como en un láser óptico, amplificándose hasta alcanzar gran potencia. Luego, una pequeña parte de la onda se libera, funcionando como una fuente controlada de SAW.
El equipo logró crear ondas con una frecuencia de 1 gigahercio, es decir, mil millones de ciclos por segundo, pero aseguran que podrían alcanzar frecuencias de hasta cientos de gigahercios, superando con creces el límite actual de los dispositivos SAW, que ronda los 4 gigahercios.
Según Eichenfield, el desarrollo abre la posibilidad de integrar todos los componentes de una radio dentro de un solo chip, revolucionando el diseño de teléfonos inteligentes.
“Este láser de fonones era la última ficha de dominó que teníamos que derribar. Ahora podemos fabricar literalmente todos los componentes necesarios para una radio en un solo chip usando la misma tecnología”, concluyó.
