El diamante es la estrella indiscutida de la joyería. Su presencia en collares, anillos y todo tipo de objetos de lujo cautiva a hombres y mujeres desde hace décadas. Sin embargo, podría reemplazar al silicio en varias industrias tecnológicas de avanzada.
Las cualidades del mineral van más allá de su indiscutible belleza porque puede disipar el calor con mucha más eficacia que el silicio, tolera temperaturas más altas, resiste la radiación y funciona bajo una intensa tensión eléctrica.
Sin embargo, aún no reemplaza al silicio porque es difícil de fabricar en un formato que resulte apto para algunas industrias. Es necesario que sea producido con el tamaño, la pureza, la calidad cristalina y la consistencia adecuados, algo bastante costoso.
En la Universidad Estatal de Michigan (MSU, por sus siglas en inglés) trabajan desde hace años con gemas creadas especialmente para su uso industrial. La investigación podría facilitar su utilización como materia prima de las nuevas tecnologías.
¿Para qué puede utilizarse el diamante?
Timothy Grotjohn, profesor de la Facultad de Ingeniería de la MSU, lleva décadas investigando y trabajando con diamantes. “Durante los últimos 30 años me he dedicado a los procesos y aplicaciones de las gemas cultivadas en laboratorio”, explica.
El doctor Timothy Grotjohn muestra uno de los diamantes industriales. Foto: MSU.
En 2019, Grotjohn se convirtió en uno de los fundadores de Great Lakes Crystal Technologies (GLCT), una empresa derivada del trabajo de la MSU y centrada en crear una fuente rentable de materiales de diamante de alto rendimiento para aplicaciones industriales.
El laboratorio de Grotjohn alcanzó una amplia experiencia en el cultivo de diamantes de alta calidad y también en el diseño de sistemas y procesos especializados para producirlos según las exigencias de la electrónica avanzada.
En este contexto, la tecnología aplicada por Grotjohn y ahora por GLCT tiene como objetivo eliminar las barreras que todavía impiden utilizar el diamante en lugar del silicio, por ejemplo, en semiconductores, mediante el uso de reactores de deposición química de vapor personalizados.
Mediante reactores de deposición química, GLCT ahora produce sustratos, placas y obleas de diamante monocristalino, diseñados para satisfacer necesidades de rendimiento específicas, ya sea disipando el calor de chips potentes, resistiendo la radiación intensa o funcionando de forma fiable en entornos extremos.
Entre las posibles aplicaciones del diamante destacan:
- Sensores cuánticos: podrían desbloquear aplicaciones de próxima generación (navegación sin GPS, detección de anomalías magnéticas, detección biomédica) para ofrecer una precisión sin precedentes.
- Paquetes avanzados para chips de IA: aprovecharán la excepcional conductividad térmica del diamante para la extracción de calor, lo que aumentará la eficiencia computacional y la vida útil del chip, con menor consumo de energía.
- Electrónica de alta potencia: con varias cualidades que superan a las del silicio, como mayor conductividad térmica, es un material ideal para esta tecnología.
- Dispositivos duraderos: su durabilidad lo convierte en un material ideal para entornos muy exigentes, como sensores nucleares y electrónica espacial.
Mediante reactores de deposición química, GLCT ahora produce sustratos, placas y obleas de diamante monocristalino. Foto: Shutterstock.
El trabajo en la MSU y la tecnología de GLCT pueden resultar fundamentales para entidades como el Departamento de Energía porque el diamante tiene una conductividad térmica increíblemente alta, mucho mayor que la del cobre, lo que lo hace ideal para su uso en semiconductores.
El director ejecutivo de la empresa, Jonathan Charak, dijo que “en la detección cuántica basada en diamantes, el propio diamante se convierte en el sensor. Si se cultiva con los defectos intencionados adecuados, puede responder con gran sensibilidad a los campos magnéticos, lo que abre la puerta a tecnologías de medición y navegación completamente nuevas”.
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