Antenitas (de grafeno)

Aviso: en el pasado he escrito alguna entrada en castellano que habla de contenido más técnico y general que de mis desventuras. Y dado que, no sé cómo, ha llegado más allá de las fronteras de la gente que conozco y estaría bien que así siguiera, continuaré haciéndolo en castellano.

Hoy me han hecho una de las primeras entrevistas de mi vida. Una sorpresa muy agradable, ya que uno ve que hay "vida" más allá de la gente de tu mundillo (la mayoría de la cual ya más o menos conoces). Que hay alguien que no es ni es ingeniero, ni sabe de antenas, ni sabe de comunicaciones, pero que ha decidido que tu artículo sea interesante. Ni que sea por el mero hecho de que el título es molón, o de que la revista en la que se publicó tiene fama (léase, un factor de impacto majo) en círculos de investigación. Lo de la fama de un revista y el factor de impacto da para otro artículo, creo que me lo voy a apuntar.

Sea como fuere, un par de semanas atrás recibí un correo de una mujer de Nueva York que está preparando un blog de tecnología y que quería entrevistarme para hablar de el artículo "Time-Domain Analysis of Graphene-Based Miniaturized Antennas for Ultra-Short-Range Impulse Radio Communications"  [PDF], que humilde servidor escribió. Parece que a ella y a sus colegas les pareció interesante para hablar de él en su blog y querían más información. Así que hoy me han llamado y hemos hablado una media hora.

Y nada, me ha parecido una buena excusa para escribir sobre alguna cosa que hayamos hablado intentando, en el camino, que no sea un muermazo. Que lo será si pulsas "más información"...


A estas alturas voy a asumir que muchos habréis oído la palabra "grafeno" unas pocas veces en los últimos años. Este material milagroso, que parece que todo lo puede, valió a dos de sus grandes valedores e investigadores un premio Nobel de la física hace pocos años; es objeto de un mega-proyecto europeo de miles de millones de Euros, e de otros tantos miles en investigación en empresas privadas. Un material con un sinfín de posibilidades, del que habré hablado (y me habré hecho pesado) en el pasado.

Pues el trabajo habla de antenas hechas de grafeno. Ésa es una novedad, pues normalmente están hechas de algún metal común (¿de qué están hechas las antenas de televisión que tenéis en el terrado?). Y diréis...

La susodicha

¿PORQUÉ ANTENAS DE GRAFENO?
Es la primera pregunta que me ha hecho la muchacha, y tiene que ver con el título de la entrada. Básicamente tiene que ver con el tamaño de las antenas. Una antena tiene el tamaño que tiene porque está hecha para radiar ondas electromagnéticas a una cierta frecuencia (frecuencia se refiere a cuantas veces por segundo "oscila" una onda electromagnética mientras se propaga por el aire o cualquier otro medio). Cuanto más pequeña es la antena, más alta es la frecuencia a la cual resuena la antena. Pensad en las cuerdas de una guitarra como antenas: a medida que vamos subiendo de traste, vamos haciendo que la cuerda se haga "más corta", de manera que resuena a frecuencias más altas, sonando más agudo.

En teoría, también, cuanto más pequeña es la antena menos potencia puede radiar (por temas físicos, "cabe menos energía" dentro de la antena), y por lo tanto tiene menos alcance. Pero al radiar a frecuencias más altas, haciendo que las ondas "oscilen" más veces por segundo, podemos también transmitir más información por segundo. Aunque no sea muy correcto, una manera de recordar esto es pensando que la radio (100 MHz ó 100 millones de repeticiones por segundo) probablemente te llegue de una antena que tienes a varios kilómetros y apenas te transmite voz, mientras que tu WiFi (a 2.4 GHz ó 2400 millones de repeticiones por segundo) apenas cubre una casa y es capaz de transmitir información de forma muy rápida.

Por lo tanto, subir en frecuencia y bajar en tamaño las antenas no es malo siempre que tu aplicación no necesite grandes alcances y le vaya bien tener gran velocidad de transmisión. Ahora bien, cuando las haces tan pequeñas como ancho es un cabello humano, lo que hace que las antenas de metal funcionen ya no es tan efectivo, y éstas empiezan a ir mal. Además, necesitas circuitos que le digan a la antenita qué tiene que radiar, y estos circuitos tienen que operar tan rápido (a la misma frecuencia) como lo hacen las antenas. Y a esos tamaños, las frecuencias son TAN altas (100 millón de millones de veces por segundo) que es muy difícil hacer tales circuitos, y aunque se pueda, no se prevé práctico.

Aquí es donde el grafeno juega su papel. Resulta que si coges un pedazo de grafeno tan pequeño como grueso es un cabello, y haces una antenita con él, parece que su eficiencia no decaerá tanto como lo hacen las antenas metálicas. Además, radían a una frecuencia por debajo de lo que una antena normal de ese tamaño lo haría (unas 100 veces por debajo), de manera que hacer circuitos que le vayan bien a la antena se convierte en una tarea "menos imposible".

Frecuencia en función del tamaño para grafeno (azul) y oro (amarillo). Sí, el oro se considera metal. Pero bueno, lo que importa aquí es que el azul está por debajo del amarillo...

Todo esto se debe a la estructura interna del grafeno y a unos fenómenos físicos muy majos que pertenecen al campo de la plasmónica, y que, si os tengo que ser sinceros, no tengo yo muy claro qué son. Pero el caso es que hace a las antenitas de grafeno únicas, y han dado pie a este artículo que le irá muy bien a mi currículum y que muy probablemente otro día vuelva a sacar de paseo por aquí.


Otro día igual escribo sobre qué cojones es "time-domain analysis", o sobre cuál fue realmente el objetivo de este artículo.

Pero ahora, igual debería dormir y soñar con antenitas...
Sergi