Nuevas tecnologías podrían ayudar a lograr smartphones más pequeños y rápidos

La investigación logró que las ondas acústicas superficiales (SAW) se propagaran en un solo chip, un avance capaz de transformar la arquitectura de los dispositivos inalámbricos. Según reportó Nature y recogió la agencia EFE, un equipo integrado por ingenieros de la Universidad de Colorado Boulder, la Universidad de Arizona y los Laboratorios Nacionales Sandia desarrolló un sistema que genera ondas SAW en frecuencias mucho mayores que las alcanzadas hasta ahora, lo que permitiría fabricar teléfonos móviles y otros aparatos inalámbricos más pequeños, rápidos y eficientes.

El medio Nature detalló que el diseño diseñado emplea un fenómeno común en la física de materiales: las ondas acústicas superficiales, similares en comportamiento a las ondas sísmicas producidas por los terremotos, pero de diminuto alcance y presentes en la mayoría de dispositivos electrónicos modernos. Matt Eichenfield, profesor de la Universidad de Colorado Boulder y autor principal del estudio, explicó que los componentes SAW desempeñan un rol esencial en una amplia gama de tecnologías, incluidas los teléfonos móviles, llaveros electrónicos, sistemas de radar, receptores GPS y abridores automáticos de puertas de garaje.

Los chips SAW actúan como filtros integrados en aparatos electrónicos. En los teléfonos inteligentes, las radios internas reciben ondas provenientes de torres de telefonía y las convierten en pequeñas vibraciones para filtrar las señales y el ruido no deseado antes de reconvertirlas en ondas útiles para la comunicación. El equipo de investigación desarrolló una técnica innovadora mediante lo que denominaron “láser de fonones”, que se asemeja a un puntero láser convencional pero en lugar de emitir luz produce vibraciones precisas en la superficie de los materiales.

La construcción del dispositivo se distingue por su estructura multicapa. De acuerdo con Nature, consiste en una barra de aproximadamente medio milímetro, compuesta principalmente por una oblea de silicio recubierta con una fina capa de niobato de litio —un material piezoeléctrico capaz de generar campos eléctricos al sufrir vibraciones— y una capa ultrafina de arseniuro de indio y galio, que acelera electrones usando un leve campo eléctrico. El medio también describió que, al inducir corriente eléctrica en esta última capa, se desencadenan ondas en el niobato de litio, las cuales avanzan, se reflejan y refuerzan tras cada rebote, acumulándose hasta alcanzar una amplitud considerable.

Eichenfield precisó que el comportamiento del dispositivo replica el principio de funcionamiento de un láser convencional, en el que la luz rebota entre dos espejos hasta generar un haz intenso. En este caso, las ondas acústicas recorren la capa de niobato de litio, rebotan frente al reflector y, en cada ciclo, parte de la energía acumulada se libera, similar al láser óptico pero aplicado al movimiento vibracional en el chip.

El avance más notable radica en la frecuencia conseguida por el equipo. El dispositivo logró crear ondas SAW de 1 gigahercio, es decir, miles de millones de oscilaciones por segundo, y los científicos sostienen que es posible alcanzar decenas o incluso centenas de gigahercios, superando ampliamente el límite superior de unos 4 gigahercios típico de los dispositivos SAW tradicionales. Esta capacidad para generar y manipular frecuencias tan elevadas representa un salto técnico relevante para las aplicaciones inalámbricas modernas.

El medio Nature indicó que una de las ventajas principales de este nuevo sistema es que requiere solo un chip alimentado por una simple batería, prescindiendo de la necesidad de dos chips y una fuente de energía más compleja, como exigen los diseños vigentes. Esto no solo reduciría el tamaño y el consumo energético de los aparatos, sino que también simplificaría la integración de la tecnología en una amplia variedad de productos.

El equipo enfatizó que, dentro de los teléfonos inteligentes, el nuevo método permitiría reemplazar la función de múltiples chips que convierten constantemente ondas de radio en SAW y viceversa en cada interacción con la red, como el envío de mensajes, llamadas o acceso a Internet. Alexander Wendt, investigador principal asociado de la Universidad de Arizona, comparó el sistema con un símil sísmico a escala microscópica: “Piense en ello casi como las ondas de un terremoto, sólo que en la superficie de un pequeño chip”, reproducen las declaraciones citadas por Nature.

Eichenfield advirtió que la meta es simplificar el procesamiento de señales de radio dentro de los dispositivos. Su propuesta consiste en crear chips únicos capaces de realizar todas las fases necesarias empleando únicamente tecnología SAW, lo que resultaría en aparatos más ligeros y potentes. Según el propio Eichenfield, “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”, consignó el medio.

El desarrollo propuesto abre nuevas líneas en la miniaturización y rendimiento de dispositivos inalámbricos, a la vez que reduce la complejidad de los procesos de fabricación. Los autores del estudio divulgados en Nature esperan que la innovación facilite la creación de tecnologías de comunicación aún más avanzadas y adapten la solución para su integración comercial en celulares y aparatos electrónicos futuros.