En un evento especial celebrado hoy, Qualcomm ha anunciado la adquisición de Arduino. Aunque no se han desvelado los términos financieros del acuerdo, los responsables de ambas empresas han dejado claro que Arduino seguirá operando de forma independiente. 

Estamos ante una apuesta singular de Qualcomm por la filosofía Open Source que desde siempre han defendido en Arduino, tanto en el desarrollo de sus soluciones de hardware como el de su software. Cuidado: no es el único movimiento que Qualcomm ha hecho en este sentido en los últimos años.

No solo eso: aunque con dicho acuerdo Qualcomm se convierte en opción lógica para ofrecer algunos de sus chips en el futuro catálogo de soluciones de Arduino, los responsables de esta firma han aclarado en un encuentro online con periodistas que eso no cambiará su forma de diseñar sus soluciones. Así, seguirán pudiendo optar por chips de otros fabricantes como siempre lo han hecho para plantear así las soluciones hardware que más se ajustan a sus objetivos.

Para Arduino esto supone un voto de confianza absoluto en su proyecto y filosofía. A Qualcomm le aporta diversificación y una puerta de entrada a la comunidad de desarrolladores, entusiastas de este segmento y ese mercado de la electrónica industrial que puede ayudar a diversificar su negocio.

Arduino, cada vez más "pro"

Este acuerdo refuerza además una orientación cada vez más profesional e industrial de las soluciones de Arduino, una transición que lleva ya algunos años en marcha y que desde el punto de vista de negocio parecía inevitable. 

Arduino nació como un proyecto académico y muy orientado a entusiastas de la electrónica. Pronto se convirtió en referente del movimiento maker: se usaban microcontroladores de 8 bits limitados pero fáciles de usar y de muy bajo coste, lo que permitió que muy pronto una nutrida comunidad de desarrolladores adoptara su enfoque abierto para popularizar e impulsar el desarrollo de la electrónica Open Source. 

Poco a poco el proyecto fue creciendo y planteando su salto a aplicaciones industrales. De su aplicación para creación rápida de prototipos se pasó al desarrollo de placas con chips de 32 bits con mayor capacidad de procesamiento y memoria que daban margen de maniobra para usos más ambiciosos. 

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Ahí empezaron a popularizarse modelos para IoT y conectividad y a partir de 2016 se comenzó a fortalecer el desarrollo de modelos con aplicaciones industriales. La propia Arduino lanzó la familia Arduino Portenta como parte de esa nueva división "Arduino Pro" dirigida a soluciones de automatización industrial. 

Esas nuevas soluciones no han hecho no obstante que desaparezca el espíritu original: las soluciones para las comunidades de aficionados a la electrónica siguen renovándose, y de hecho tenemos con nosotros un primer fruto de esa adquisición de Arduino por parte de Qualcomm.

Arduino UNO Q: un miniPC en toda regla

El anuncio de esta operación ha coincido con el lanzamiento de una nueva placa que han llamado Arduino Uno Q. Estamos ante un producto singular que representa un salto cualitativo importante en la familia Arduino.

Y lo hace sobre todo porque la nueva placa Arduino está basada en un combo llamativo. Por un lado, el microcontrolador (MCU) STM32U585. Por el otro, el microprocesador (MPU) Qualcomm Dragonwing QRV2210.

Este microprocesador que cuenta con una CPU quad-core con núcleos Cortex-A53 hasta 2,0 GHz, 2/4 GB de RAM, 512 KB de caché L2, pero además una GPU Adreno 702 a 845 MHz. Las opciones de conectividad y almacenamiento (eMMC 5.1 integrado, USB 3.1 tipo C, Wi-Fi 5, Bluetooth 5.1) se suman a las ranuras y conectores habituales en las placas de Arduino con las que entre otras cosas ahora podemos conectar cámaras, monitores y dispositivos de audio.

Esta placa permite por ejemplo desarrollar y trabajar con aplicaciones de IA, haciendo que por ejemplo una cámara conectada a esta placa pueda usarse para reconocimiento de imágenes y personas. 

Para desarrollar todo este tipo de soluciones Aduino cuenta con su App Lab, un entorno de desarrollo específicamente orientado para poder crear aplicaciones de forma sencilla para estas placas. 

Este pequeño miniPC es de hecho justamente eso: un equipo que puede operar de forma totalmente autónoma. Aunque podemos usar el Arduino UNO Q conectado a un portátil o PC de sobremesa para trabajar cn esta placa, también podemos usarla como si fuera un PC en sí mismo. 

Basta conectarla a un monitor, teclado y ratón para interactuar con su sistema operativo Debian y con App Lab para desarrollar aplicaciones directamente en este miniPC.

Estamos pues ante un producto que da un salto notable en prestaciones y que además mantiene los mismos principios originales: tanto el hardware —esquemas y diseño— como el software —App Lab, CLI, Bricks tienen licencia GPL3 y MPL— siguen estando publicados con licencias Open Source. 

Puede que Qualcomm haya comprado Arduino, pero la esencia de este proyecto que democratizó la electrónica junto a Raspberry y otros parece mantenerse intacta. 

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Desde que se descubrió la superconductividad hace algo más de un siglo, los materiales con este tipo de características han obsesionado a los físicos. No es para menos, ya que se trata de uno de los fenómenos más exóticos, pero también con un enorme potencial práctico. ¿El motivo? Son materiales que, cuando están bajo ciertas condiciones de temperatura, conducen la electricidad sin oponer resistencia.

Al no haber resistencia, no se produce la pérdida de energía, pero además tienen otras particularidades como el “efecto Meissner” que elimina el flujo del campo magnético del interior de un imán, permitiendo que levite sobre un superconductor. El problema es que los superconductores convencionales muestran sus ‘superpoderes’ a temperaturas extremadamente bajas, necesitando helio líquido para enfriarse.

Es por eso que la comunidad científica lleva décadas explorando el mundo de los superconductores no convencionales. Son aquellos basados en hierro, algunos metales pesados y materiales orgánicos, muchos de ellos con estructuras cristalinas complejas y propiedades electrónicas inusuales, pero lo más importante es que la temperatura crítica es más alta.

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Y es, precisamente, lo que han descubierto investigadores de la Universidad Metropolitana de Tokio.

Nuevo superconductor no convencional

Combinando zirconio con diferentes proporciones de hierro y níquel, los investigadores han sido capaces de crear un nuevo superconductor que presenta un diagrama de fases en forma de cúpula. Esto significa que se trata de un superconductor no convencional, lo que implica que, para apreciar su potencial, no hace falta bajar la temperatura de forma extrema con helio líquido, sino que vale con nitrógeno líquido.

Estructura del superconductor

Sigue requiriendo una temperatura crítica baja, pero es más sencillo mantener dicha temperatura con el nitrógeno líquido. Además, lo realmente relevante es que, por primera vez, se ha demostrado que una aleación policristalina de hierro, níquel y zirconio tiene propiedades superconductoras, algo que no presentan ni el zirconuro de hierro ni el de níquel, que no son superconductores en forma cristalina.

Este avance es interesante porque entender y estudiar los superconductores no convencionales es crucial de cara a empujar el límite de temperatura al que pueden operar sin perder sus facultades, facilitando la llegada de éstos a aplicaciones prácticas como dispositivos electrónicos avanzados, sistemas de transporte o cables superconductores.

Además, entender qué mecanismos hay detrás de la superconductividad no convencional, puede llevarnos al descubrimiento de materiales superconductores a temperatura ambiente. Esta es la meta actual de la física y es algo que llevamos años investigando, ya que sería toda una revolución el transmitir electricidad y energía sin pérdida y sin que haya que disipar el calor.

Las aplicaciones de la superconductividad a temperatura ambiente son inmensas. Por ejemplo, facilitar la creación de reactores de fusión nuclear, motores eléctricos y cualquier tipo de sistema eléctrico mucho más eficientes. También, acelerar la computación cuántica, aceleradores de partículas, almacenamiento de energía en bobinas superconductoras, dispositivos de levitación magnética o la posibilidad de transmitir electricidad de forma inmediata, incluso con fuentes muy lejos de las ciudades.

Y se han dado pasos adelante al respecto, como el superconductor que podía funcionar a unos agradables 14,5 grados centígrados. El problema de este superconductor era que necesitaba una presión de 39 millones de psi, lo que equivaldría, más o menos, a 2,65 millones de veces la presión atmosférica normal. 

Una barbaridad, vaya, pero lo bueno es que la industria está volcada con hacer evolucionar estos superconductores no convencionales y parece que cada vez están más cerca de ser útiles en el día a día.

Eso sí, queda camino por recorrer.

Imágenes | Eurekalert, Julien Bobroff 

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Una vez que un dispositivo electrónico llega al final de su vida útil se deshecha, pero los elementos de su estructura se pueden aprovechar. Desde el nacelle de un aerogenerador hasta la plata de un panel solar pueden llegar a tener una segunda vida útil. Una nueva investigación ha logrado que el oro extraído sea aún más eficiente en su nueva vida.

La Universidad Nacional de Singapur. Un grupo de investigadores ha desarrollado un método capaz de absorber y extraer el oro de los desechos electrónicos. El procedimiento ha sido crear un tipo de esponja hecha de óxido de grafeno y quitosano, el cual es capaz de absorber y reducir iones de oro de manera más efectiva que los métodos actuales.

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El objetivo de la investigación es seguir avanzando hacia la recuperación de metales y darles una segunda vida, según ha explicado el equipo de científicos. Además, añaden que los procesos de extracción del oro han sido contaminantes y con este nuevo método aparte de darle una mayor eficiencia es un método más limpio.

Una esponja para absorber oro. El nuevo material es un compuesto multidimensional a escala nanométrica, creado mediante el autoensamblaje de óxido de grafeno y quitosano. La esponja absorbe los iones de oro y actúa como agente reductor, pero sin aplicar energía externa, gracias a la energía cinética de quimisorción. Todo ello permite una extracción eficiente y limpia, lo cual hace que la conversión de los iones de oro en su forma metálica sea más fácil.

Adaptarse en otros metales valiosos. Según los científicos este nuevo método podría aplicarse en otros metales como la plata, el platino o paladio. A parte de tener una aplicación para la recuperación de elementos en los desechos electrónicos, también podría utilizarse en limpieza ambiental para filtrar los metales pesados de aguas contaminadas.

Aunque este no es el único método, pues otras investigaciones han logrado recuperar otros elementos de diferentes maneras. Por un lado, un estudio ha logrado recuperar el 99% de la plata de los paneles solares con un enfoque más eléctrico y sin adicción química. Por otro lado, un equipo de científicos ha diseñado un sistema para reciclar el cobalto de las baterías, gracias a un solvente derivado de la orina.

Imagen | Pixabay

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En Japón tienen un entramado que utilizan en tejidos y cestas tradicionales llamado Kagome. Este patrón se caracteriza por tener triángulos y hexágonos entrelazados, lo que le da una apariencia muy peculiar y un tanto exótica. Hay una razón de peso por la que he decidido abordar este artículo con esta explicación: de alguna forma el patrón de los tejidos Kagome es su auténtico protagonista. Aunque, eso sí, no vamos a hablar de tejidos. Vamos a hablar de metales.

Y es que, como podemos intuir, los metales Kagome se caracterizan porque están conformados por una red cristalina que tiene exactamente el mismo patrón que los tejidos Kagome japoneses. Esto nos recuerda, una vez más, que la naturaleza es una fuente de inspiración infinita, aunque no puedo garantizaros que la persona que ideó el tejido Kagome realmente conocía la existencia de estos metales. Probablemente no. Pero esto no importa. Lo que realmente importa es que los metales Kagome son extraordinariamente prometedores en los ámbitos de la superconductividad y la computación cuántica.

Comprobado: los metales Kagome exhiben un tipo único de superconductividad

Un equipo internacional de investigadores liderado por el profesor de física teórica Ronnie Thomale, de la Universidad de Wurzburgo (Alemania), ha estudiado a fondo las propiedades fisicoquímicas de varios metales Kagome, y en uno de sus experimentos ha confirmado algo que les confiere un potencial enorme: en determinadas condiciones exhiben un tipo único de superconductividad. Un apunte breve antes de seguir adelante: cuando un material adquiere la propiedad de superconductividad consigue conducir la corriente eléctrica sin resistencia y sin que se produzca ningún tipo de pérdida de energía.

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En este artículo no necesitamos profundizar en las propiedades que confiere a estos metales la peculiar geometría de su red cristalina. Si lo hiciésemos se complicaría excesivamente. Solo un apunte: la superconductividad de los metales Kagome deriva de la habilidad con que los pares de electrones que están emparejados se desplazan a través de la red al unísono. Esto sucede únicamente cuando el metal está expuesto a una temperatura muy baja, tal y como sucede con muchos otros superconductores.

Curiosamente, el equipo de científicos que ha confirmado la teoría que elaboró inicialmente Ronnie Thomale pertenece a la Universidad de Ciencia y Tecnología de Shenzhen (China). "Los resultados que hemos obtenido son otro hito en el camino hacia dispositivos cuánticos eficientes desde un punto de vista energético. Aunque estos efectos actualmente solo se observan a nivel atómico, una vez que la superconductividad Kagome se pueda alcanzar a escala macroscópica será posible crear nuevos superconductores. Esto es, en realidad, lo que impulsa nuestra investigación en ciencia básica", ha apuntado Thomale.

Estos compuestos metálicos pertenecen a la familia de los metales Kagome (aunque algunos de ellos solo cuando son sometidos a ciertas condiciones ambientales): Co₃Sn₂S₂ (cobalto-estaño-azufre), V₃Si (vanadio-silicio) o Fe₃Sn₂ (hierro-estaño). Los científicos que han participado en esta investigación siguen trabajando para entender mejor las propiedades de estos metales, pero han anticipado que confían en que su trabajo a medio plazo les permita desarrollar nuevas tecnologías cuánticas, nuevos superconductores, y, quizá, incluso una nueva electrónica. Ahora mismo esta afirmación parece un poco exagerada, pero, quién sabe, quizá consigan sorprendernos.

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Más información | ixbt.com

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La serendipia es un pilar de la ciencia al que se le da escaso reconocimiento. La penicilina, los rayos X o el microondas fueron descubiertos por accidente. Ahora, un equipo de científicos ha diseñado, sin que esa fuera su intención, un condensador con una densidad de energía 19 veces mayor que la de los actuales.

Un poco de contexto. A diferencia de las baterías, que tardan en cargarse y descargarse, los condensadores pueden almacenar electricidad en un campo eléctrico y descargarla rápidamente. Los dispositivos electrónicos modernos llevan cientos de condensadores.

En sistemas de alto rendimiento, como los coches eléctricos, hacen falta condensadores capaces de cargar y descargar electricidad a velocidades ultrarrápidas. Los materiales ferroeléctricos tienen esta ventaja, pero su densidad de energía, la cantidad de electricidad que pueden almacenar, es demasiado baja para esos sistemas de alta potencia.

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Un hallazgo accidental. El titanato de bario es uno de los materiales ferroeléctricos más estudiados. No permite almacenar mucha energía porque su estructura cristalina tiende a deteriorarse con el calor.

Inspirados por estudios anteriores, investigadores coreanos afiliados a la Universidad de Washington y el MIT diseñaron una 'heteroestructura' de titanato de bario intercalado en capas de un semiconductor muy delgado.

Sin buscarlo, descubrieron que la electricidad se acumulaba en los puntos de contacto de los distintos materiales, incrementando el tiempo que tardaba la estructura en volver a su estado inicial.

Tras probar varias opciones, los investigadores acabaron creando una estructura con dos capas de disulfuro de molibdeno y una de titanato de bario que puede almacenar mucha energía con pocas pérdidas.

Un sándwich diminuto. El estudio, publicado en la revista Science, explica que se puede aumentar el tiempo de relajación de los condensadores con una heteroestructura 2D/3D/2D en la que el material ferroeléctrico queda atrapado como un sándwich por las dos capas del material plano.

Ambos materiales están dispuestos en el sándwich de escala atómica de manera que se entrelazan con enlaces químicos y no químicos, formando una estructura de 30 nanómetros de espesor (30.000 veces más fina que un pelo).

Este enfoque de equilibrio físico y químico entre conductividad y no conductividad no solo minimiza la pérdida de energía, que era el problema principal de los condensadores basados en materiales dieléctricos, sino que preserva la estructura cristalina del componente ferroeléctrico.

Por qué es importante. Con este método, los investigadores lograron crear una estructura capaz de almacenar 191,7 julios de energía por cada centímetro cúbico, de la que puede usarse más del 90%.

Según sus inventores, la nueva estructura tiene una densidad de energía 19 veces mayor que otros condensadores.

Un salto tan grande en la eficiencia de los condensadores podría multiplicar la duración de la batería de dispositivos electrónicos, coches eléctricos o baterías de almacenamiento de energía a gran escala para la red eléctrica, que necesita responder rápidamente a la demanda de electricidad y las fluctuaciones diarias en la generación de energía a partir de fuentes renovables.

Imagen | JMortonPhoto.com & OtoGodfrey.com (CC BY-SA 4.0 DEED)

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En el ámbito de la teoría de los circuitos eléctricos hay tres elementos fundamentales con los que probablemente todos estamos al menos mínimamente familiarizados: las resistencias, los condensadores y las bobinas. Las primeras identifican la relación que existe entre la corriente y el voltaje, mientras que los condensadores relacionan la carga y el voltaje. Por último, las bobinas determinan la relación que existe entre la corriente y el flujo magnético.

Más allá de su cometido y sus propiedades lo que nos interesa saber es que estos componentes esenciales están presentes en todos los dispositivos electrónicos modernos. Sin embargo, ninguno de ellos tiene la capacidad de almacenar información. Si actuamos sobre cualquiera de ellos cambiando su estado y a continuación le privamos de la alimentación eléctrica, una vez que haya transcurrido un cierto tiempo la información se perderá.

Si las resistencias, los condensadores y las bobinas tuviesen la capacidad de preservar su estado en ausencia de la alimentación eléctrica, los circuitos integrados que utilizamos actualmente necesitarían muchos menos transistores para llevar a cabo su cometido. Esta idea fue la que llevó al ingeniero eléctrico estadounidense Leon Chua a proponer en 1971 la posibilidad de poner a punto un nuevo componente electrónico conocido como memristor (esta palabra procede de la contracción de memory y resistor) que tiene una propiedad muy atractiva: es capaz de "recordar" los estados que ha adoptado previamente, por lo que tiene "memoria".

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Hace más de medio siglo, cuando Leon Chua elaboró su propuesta teórica, la tecnología no permitía desarrollar un memristor, por lo que su idea perduró tan solo como un concepto teórico. Sin embargo, todo cambió en 2008. Varios ingenieros de HP llevaban dos años trabajando para llevar la idea de Chua a la práctica, y lo lograron. Consiguieron fabricar el primer memristor empleando unas láminas muy finas de dióxido de titanio. Como anhelaban, este dispositivo tenía una propiedad sorprendente: mantenía su estado de resistencia en ausencia de alimentación eléctrica.

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Sin embargo, era posible llevar la idea de Chua más allá. Y es que las bobinas y los condensadores también podían en teoría beneficiarse de la posibilidad de preservar su estado en ausencia de alimentación eléctrica. De tener memoria. Durante las últimas dos décadas muchos grupos de investigación y empresas han coqueteado con la posibilidad de desarrollar no solo nuevos memristors, sino también memcapacitors y meminductors. En español podríamos traducir estos términos como memresistencias, memcondensadores y membobinas o meminductores.

Una de las empresas involucradas en el desarrollo de esta tecnología es la alemana Semron. Sus fundadores registraron en 2016 una patente en la que describían la estructura de un innovador componente eléctrico fundamental que podía ser utilizado para procesar información. Y que tenía memoria. En la práctica lo que proponían era el desarrollo de un memcapacitor, o, sencillamente, un condensador con memoria. Cuatro años después de registrar su patente los ingenieros Kai-Uwe Demasius y Aron Kirschen fundaron Semron con el propósito de llevar a la práctica su idea. Y lo han conseguido.

Los memcapacitors de Semron se fabrican empleando los materiales semiconductores que se utilizan actualmente para fabricar los transistores convencionales, por lo que a priori las materias primas no representan un problema. En este artículo no vamos a indagar en su estructura y sus propiedades fisicoquímicas para no complicar este texto en exceso, pero nos interesa no pasar por alto que, según sus creadores, estos memcapacitors pueden utilizarse para fabricar circuitos integrados con una capacidad de procesamiento muy superior a la que tienen los chips convencionales.

Esta característica tan importante es una consecuencia de su capacidad de recordar su estado en ausencia de alimentación eléctrica. No obstante, esta no es la única razón por la que a priori estos componentes pueden revolucionar la tecnología de fabricación de circuitos integrados actual; su estructura y sus propiedades les permiten consumir menos energía y disipar menos calor. Suena bien. Increíblemente bien. Además, en la coyuntura actual a Europa le vendría de maravilla que sea una empresa local la que tire del carro en lo que concierne a una innovación que presumiblemente tiene la capacidad de revolucionar la industria de los semiconductores. Os seguiremos contando tan pronto como tengamos nueva información.

Imagen de portada | Quang Nguyen Vinh

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El 30 de agosto de 1941 un operador alemán metió la pata y cambió el curso de la II Guerra Mundial. Envió un mensaje que no fue recibido correctamente, lo que hizo necesaria su retransmisión con la misma configuración de clave.

Aquello dio la oportunidad a los criptoanalistas británicos de crear réplicas de la máquina alemana de cifrado, llamada Lorenz SZ 40 y apodada "Tunny" por los criptógrafos.

En esta carta se menciona a Tommy Flowers, artífice y principal responsable de la construcción de Colossus. También es destacable cómo Colossus estaba ya interceptando, incluyendo "instrucciones alemanas bastante alarmantes". Fuente: GCHQ.

De esas réplicas destaca Colossus, el primer computador electrónico digital del mundo. A diferencia de ENIAC, diseñada para cálculos de propósito general (además de pesar 30 veces más), Colossus se creó específicamente para descifrar mensajes interceptados a los mandos alemanes.

Esta imagen muestra algunos de los componentes de Colossus. Fuente: GCHQ.

Según The National Museum of Computing, gracias a esta máquina se pudo acortar la guerra muchos meses, lo que a su vez salvó "decenas de miles de vidas".

Aquel legendario ordenador permaneció en la sombra hasta principios de la década de 2000, y ahora que se cumplen 80 años desde su creación el GCHQ británico ha querido homenajearlo con una serie de imágenes inéditas.

Las imágenes están tomadas en el GCHQ en su sede de Cheltenham en 1963. Fuente: GCHQ.

Para cuando Colossus entró en acción los planes para el Día D ya estaban avanzados, pero fue una de las máquinas que ayudaron a engañar a Hitler, que estaba convencido de que el desembarco se produciría en el Estrecho de Calais, y no en Normandía.

Uno esquema de los componentes internos de Colossus. Fuente: GCHQ.

Quienes trabajaron en el desarrollo de Colossus y su posterior puesta en marcha siempre mantuvieron el secreto del proyecto. La situación es singular, ya que durante seis décadas se ignoró totalmente su existencia mientras que sí sabíamos de la aparición de las máquinas Bombe para descifrar Enigma. La razón: su tecnología acabó siendo usada hasta principios de los 60.

Sin embargo, su papel fue crucial en el último tramo de la II Guerra Mundial. Permitió a los aliados descifrar mensajes estratégicos que se transferían entre los cuarteles alemanes en Europa. 

Años después comenzarían los trabajos para reconstruir una réplica funcional que ahora se exhibe en The National Museum of Computing en Bletchley Park, la legendaria institución en la que trabajaron Alan Turing y su equipo de criptoanalsitas.

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Estamos siendo testigos directos de la fiebre del litio. Según recoge S&P, se espera que la demanda global de esta codiciada materia prima se duplique en 2028, una tendencia que estará impulsada principalmente por el creciente mercado de la movilidad eléctrica. Pero no solo los coches funcionan con litio, sino también ordenadores portátiles, teléfonos inteligentes y muchos otros dispositivos que utilizamos a diario.

Lo que rodea al litio, eso sí, está lejos de ser perfecto. El suministro de este metal depende de muy pocos países entre los que se encuentran Australia, Chile, China y Argentina. Su utilización en baterías, además, está asociada a problemas ambientales y de seguridad. Frente a este escenario el mundo ha empezado a buscar alternativas, una tarea sumamente compleja en la que Microsoft parece haber conseguido un avance prometedor.

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Microsoft y el Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico (PNNL) del Departamento de Energía estadounidense aseguran haber encontrado la forma de reducir en hasta un 70% el contenido de litio en las baterías. Se trata de un electrolito de estado sólido compuesto por litio, sodio y otros elementos químicos. El concepto, de hecho, ha sido materializado con éxito en un pequeño prototipo capaz de alimentar una bombilla.

El avance conseguido por los investigadores del gigante de Redmond y el PNNL tiene varios matices que merece la pena mencionar. Hasta este momento se pensaba que los iones de litio no podían juntarse en un sistema de electrolito de estado sólido con los iones de sodio. Esta hipótesis se sostenía en que ambos elementos tienen una carga similar. Ahora bien, las pruebas de laboratorio han demostrado todo lo contrario.

“Descubrimos que los iones de sodio y litio parecen ayudarse mutuamente”, dice Vijay Murugesan, el líder de la investigación por parte del PNNL. Para llegar a este punto, no obstante, hicieron uso de nuevos recursos de laboratorio con un enfoque bastante interesante. El gran desafío que tenían los científicos era encontrar nuevos compuestos. Y sí, este es un proceso tedioso que suele requerir meses o años de arduo trabajo.

Vijay Murugesan, el líder de la investigación por parte del PNNL

En el descubrimiento del nuevo electrolito de estado sólido entró el juego la inteligencia artificial de Microsoft. En lugar de recopilar investigaciones anteriores de forma manual, estudiarlas, plantear hipótesis y llevarlas al laboratorio, los algoritmos se encargaron de gran parte del proceso. Estos propusieron 32 millones de compuestos candidatos, un número que se redujo a 500.000, después a 800 y por último a 23.

De los 23 candidatos a compuestos estables, 18 eran completamente nuevos. Así, los científicos del PNNL eligieron el que creían más idóneo, lo sintetizaron y descubrieron el mencionado electrolito con una estructura molecular que favorece el movimiento de los iones. Esta alternativa, aseguran, podría favorecer la disponibilidad, el coste y la seguridad de las baterías frente al enfoque tradicional de iones de litio.

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Ciertamente todavía queda mucho trabajo por hacer. Los investigadores todavía deben seguir evaluando el prototipo y descubrir si lo planteado puede ser útil a escala industrial. No obstante, se trata de un avance que también demuestra que es posible encontrar nuevos compuestos en semanas en lugar de años. Los detalles de la investigación han sido publicados en un artículo científico disponible en el sitio web arXiv.

Imágenes: Microsoft

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La capacidad científica de China y EEUU está fuera de toda duda. De hecho, el origen de la tensión que sostienen estas dos superpotencias reside en la rivalidad que mantienen en prácticamente todos los frentes estratégicos, como son su desarrollo militar, económico o técnico. En la coyuntura actual en la que un día sí y otro también tropezamos con nuevas sanciones y declaraciones cruzadas que no disimulan lo más mínimo su agresividad resulta sorprendente que estos países puedan darse la mano. Pero sí, pueden. Y lo han hecho.

Además, lo más sorprendente es que EEUU y China están trabajando juntas en uno de los ámbitos en el que parecen tener posturas irreconciliables: el de los semiconductores. Para entender qué tienen entre manos y qué pinta aquí el grafeno nos interesa repasar brevemente cuál es el papel del silicio en el ámbito de los circuitos integrados. Este elemento químico es el rey de los semiconductores desde que en los años 60 destronó al germanio y se afianzó como el semiconductor con más potencial y el más utilizado por la industria de la electrónica.

Aun así, el silicio no es perfecto. Poco a poco y a medida que los procesos fotolitográficos se han ido desarrollando nos hemos ido acercando a su límite físico, por lo que es crucial encontrar nuevos materiales que puedan ocupar su lugar. Los científicos llevan en ello muchos años, y están coqueteando con algunos candidatos extraordinariamente prometedores. Uno de ellos es el arseniuro de galio (GaAs), y otro el arseniuro de boro cúbico (c-BAs), que, precisamente, es el candidato que propone el MIT. Pero, sorprendentemente, el grafeno acaba de abrirse paso entre ellos a codazos.

El grafeno acaba de abrir de par en par una puerta que puede revolucionar la electrónica

Las dos instituciones que han trabajado juntas para encontrar la manera de fabricar los primeros semiconductores de grafeno son la Universidad de Tianjin, en China, y el Instituto de Tecnología de Georgia, en EEUU. Como os he anticipado en las primeras líneas de este artículo en las circunstancias actuales resulta sorprendente, y también alentador, que estos dos países mantengan su colaboración en determinadas áreas de la investigación científica. El grafeno se postula como un candidato a reemplazar al silicio desde hace casi dos décadas, pero este hito lo ha colocado en la primera línea de la parrilla de salida.

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Antes de indagar en las propiedades que hacen al grafeno tan atractivo para fabricar semiconductores nos interesa repasar algunos conceptos básicos. Un semiconductor es un elemento o un compuesto que bajo ciertas condiciones de presión, temperatura, o al ser expuesto a la radiación o a un campo electromagnético, se comporta como un conductor, y, por tanto, ofrece poca resistencia al movimiento de las cargas eléctricas.

Sin embargo, cuando se encuentra en otras condiciones diferentes se comporta como un aislante. Y, por tanto, en este último estado ofrece una gran resistencia al desplazamiento de las cargas eléctricas. En los elementos con capacidad de conducción eléctrica algunos de los electrones de sus átomos, conocidos como electrones libres, pueden pasar de un átomo a otro cuando aplicamos una diferencia de potencial en los extremos del conductor.

Precisamente, esta capacidad de desplazamiento de los electrones es lo que conocemos como corriente eléctrica, y todos sabemos de forma intuitiva que los metales son buenos conductores de la electricidad. Curiosamente, lo son porque tienen muchos electrones libres que pueden desplazarse de un átomo a otro y, así, consiguen transportar la carga eléctrica. Otra propiedad de los semiconductores en la que merece la pena que indaguemos brevemente, pero en la que no hace falta que profundicemos debido a que es relativamente compleja, es la movilidad de sus huecos de electrón.

Reflejan la ausencia de un electrón cuando este abandona su átomo original, y, como podemos intuir, también contribuyen al paso de la corriente eléctrica en los semiconductores. Una de las razones por las que el epigrafeno semiconductor, que es como estos científicos chinos y estadounidenses han llamado al material que han creado, es tan atractivo se debe a que la movilidad de sus electrones es diez veces superior a la del silicio a temperatura ambiental, y hasta veinte veces superior a la que nos proponen otros semiconductores bidimensionales. No pinta pero que nada mal.

En el artículo que han publicado en Nature estos investigadores explican con todo lujo de detalles las propiedades fisicoquímicas del epigrafeno (merece la pena leerlo si os sentís cómodos con la física de materiales), y reconocen que su logro aunque tiene mucho potencial por el momento es tan solo un primer paso. Aun así, Walt A. de Heer, que es el líder de esta investigación, asegura que "no sabemos dónde acabará, pero lo que sí sabemos es que estamos abriendo la puerta a un cambio de paradigma en el ámbito de la electrónica. El grafeno es el siguiente paso". Ojalá lo sea. Ojalá su investigación fructifique y por fin tengamos una alternativa real a nuestro adorado silicio. Ya veremos.

Imagen de portada: Casa Rosada | Palácio do Planalto

Vía: Xataka México

Más información: Nature

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Lo llaman el "oro azul" y aunque el nombre pueda llevarnos a pensar en joyería de fantasía es en realidad un guiño al enorme valor, tanto económico como práctico, de un metal bien conocido desde hace años en tecnología: el cobalto. Si bien no es tan popular como el coltán, la realidad es que ambos resultan indispensables para la elaboración de buena parte de los dispositivos electrónicos que usamos a diario. Y eso, claro está, lo convierte en un recurso codiciado en la industria.

Chile lo sabe y mira ya con un interés especial sus yacimientos.

¿Qué es eso del "oro azul"? Un apodo con el que se suele designar al cobalto. No es el único que lo usa. A lo largo de los años hemos echado mano de esa misma expresión para referirnos también al azul ultramar extraído del lapislázuli e incluso al agua o la lavanda, pero aun así sigue siendo oportuna cuando hablamos de cobalto, tanto por su tonalidad como por su valor para la industria.

De sus peculiaridades ya os hemos hablado en alguna ocasión. El cobalto es un metal ferromagnético, dotado de propiedades magnéticas similares a las del hierro y resistente al desgaste y la corrosión incluso bajo temperaturas elevadas. No es su única virtud. Asociado habitualmente a la extracción de cobre y níquel, soporta la tensión de una forma parecida a la del hierro y ofrece un abanico de aplicaciones que van del ramo sanitario a la fabricación de baterías, lo que le confiere una relevancia especial en plena transición hacia la movilidad eléctrica.

¿De dónde procede? "El cobalto es un elemento raro con una frecuencia del 0,004% en la corteza terrestre, lo que lo sitúa en el trigésimo lugar de la lista de elementos ordenados por frecuencia. Está presente en muchos minerales, pero normalmente en pequeñas cantidades", explica el Institut für Seltene Erden und Metalle AG. Sus reservas mundiales rondan los siete millones de toneladas, de las que alrededor de la mitad se localizan en la República Democrática del Congo.

Las tablas de Statista muestran con claridad el peso del país africano en el mapa minero  global del "oro azul": su producción estimada en minas de cobalto en 2022 ascendió a 130.000 toneladas métricas, muy por encima de la segunda, tercera y cuarta nación de la lista, puestos que ocupaban Indonesia (10.000), Rusia (8.900) y Australia (5.900). El Congo representó más de dos tercios de la producción global. Hay estimaciones que elevan su producción de 2022 a 145.000 tn.

¿Y cómo es su mercado? Statista calcula que en 2021 el mercado del cobalto alcanzó a nivel mundial un valor de 8.572,5 millones de dólares y preveía un crecimiento notable a lo largo de la década, un alza que le permitiría pasar de 10.830 millones en 2023 a casi 24.900 en 2030. No todas las proyecciones coinciden. La de Strait Research, por ejemplo, es sustancialmente inferior (19.470 millones de dólares en 2030), pero prevé también un crecimiento considerable del tamaño del mercado mundial a medio plazo: del 123% entre 2021 y 2030.

A comienzos de la década la Unión Europea calculaba que en 2030 necesitaría cinco veces más cobalto y para 2050 esa urgencia se habría incrementado unas 15 veces. La clave: la necesidad de baterías para vehículos eléctricos y el almacenamiento de energía. El OEC (Observatorio de la Complejidad Económica) muestra sin embargo que el principal importador del "oro azul" es China, con una demanda muy superior a la de Japón, Alemania o Estados Unidos.

¿Y cuál es el papel de Chile? Chile tiene presente desde hace años el potencial de su minería de cobalto. En 2018 la Corporación de Fomento de la Producción (Corfo) y el Servicio Nacional de Geología y Minería (Sernageomin) encargaron un estudio para valorar los recursos disponibles en el norte y centro del país y ese mismo año se apuntaba ya su considerable potencial económico, incluso en los escenarios más pesimistas. Que ese interés no ha decaído lo demuestra un proyecto de la Universidad Andrés Bello (UNAB) y la Universidad de Chile que aspira a convertir a Chile en el segundo productor de "oro azul" a nivel global.

"Solo extrayendo el cobalto que está en los relaves, Chile podría desplazar a Indonesia convirtiéndose en el segundo productor mundial", explica a América Economía Pilar parada, directora del Centro de Biotecnología de Sistemas de UNAB. Su foco se centra en las partículas de mineral arrastradas por el agua en las explotaciones mineras y que aún pueden aprovecharse. Gracias a esos relaves Chile calcula que tiene potencial para producir cerca de 15.000 toneladas anuales de cobalto. Si se añadiese además la explotación primaria, directamente desde yacimientos de cobre y cobalto podría subir a 25.000 toneladas.

¿Y cómo plantea hacerlo? La Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo de Chile (ANID) ha decidido adjudicar a UNAB y la Universidad de Chile un proyecto científico para producir alrededor de 15.000 toneladas de cobalto al año.

Su propuesta pasa por echar mano de la biotecnología para reprocesar los relaves mineros y recuperar el cobalto descartado, lo que, recalcan, permitiría obtenerlo de una forma "más limpia, con menor impacto ambiental y costos de producción más bajos". Sus impulsores aseguran que podría reducirse además el riesgo ambiental que representan estas áreas: a día de hoy el 86% están abandonadas o inactivas.

¿De oro azul a oro verde? "Avanzar en el camino hacia un 'cobalto verde' representa no solo una oportunidad económica, sino un paso hacia un futuro más limpio y socialmente responsable, donde la prosperidad se funde con la protección del medioambiente", señala Parada, directora del proyecto, a La Tercera.

La investigadora asegura que durante el proceso se usan bacterias que retiran la pirita, un mineral que se oxida en contacto con la lluvia o el aire y contamina las aguas subterráneas y campos de cultivo. A día de hoy se calcula que en Chile hay 764 depósitos de relaves. Los más prometedores, en Atacama y Coquimbo.

Imágenes: University of Alberta y Visual Capitalist

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