La Semana del Grafeno 2015 está repleta de resultados de investigación sobresalientes, pero una presentación ha creado un gran revuelo en esta conferencia insignia de Graphene. Para una audiencia atónita, Robert Roelver, de la empresa de ingeniería Bosch, con sede en Stuttgart, informó el jueves que los investigadores de la empresa, junto con científicos del Instituto Max-Planck para la Investigación del Estado Sólido, han creado un sensor magnético basado en grafeno 100 veces más sensible que un dispositivo equivalente basado en silicio.

Bosch lleva mucho tiempo involucrado en la tecnología de sensores, especialmente en el sector de la automoción. En 2008, la empresa se expandió más allá de su presión, sensores de aceleración y movimiento giroscópico, a geomagnético, temperatura, humedad, dispositivos de presión sonora y de calidad del aire, incluso para su uso en dispositivos electrónicos de consumo como teléfonos móviles. Roelver señaló que Bosch es el proveedor número uno del mundo de sensores microelectromecánicos, con 1.000 millones de euros en ventas.

Interesado en saber si el grafeno podría permitir nuevas aplicaciones y mejorar el rendimiento del sensor, Bosch ha estado investigando el uso del material bidimensional en su presión, magnético, humedad, dispositivos de presión de gas y sonido. El primer paso fue analizar los métodos de fabricación.

Los enfoques de arriba hacia abajo para la fabricación de dispositivos de grafeno, como la exfoliación mecánica y química, no funcionarían a escala comercial. por lo que Bosch se centró en cambio en técnicas ascendentes como la descomposición térmica del carburo de silicio, y deposición de vapor químico sobre superficies metálicas. Este último ciertamente es adecuado para la producción en masa, y posiblemente el primero.

Roelver advirtió que las aplicaciones de sensores basados ​​en grafeno requerirán de 5 a 10 años antes de que puedan competir con las tecnologías establecidas. Esto se debe a la falta actual de técnicas de síntesis sin transferencia y basadas en obleas a gran escala.

Los investigadores de Bosch y Max-Planck consideraron varios sustratos, quienes en el caso de su sensor magnético se decantaron por nitruro de boro hexagonal. Esto se debe tanto al costo como al rendimiento técnico.

Los sensores magnéticos de Bosch se basan en el efecto Hall, en el que un campo magnético induce una fuerza de Lorentz sobre portadores de carga eléctrica en movimiento, que conduce a la deflexión y un voltaje Hall medible. El rendimiento del sensor se define mediante dos parámetros:(1) sensibilidad, que depende del número de portadores de carga, y (2) consumo de energía, que varía inversamente con la movilidad del portador de carga. Es la alta movilidad del portador lo que hace que el grafeno sea útil en tales aplicaciones, y los resultados obtenidos por el equipo dirigido por Bosch lo confirman.

Comparando y contrastando materiales, Roelver en su presentación de la Semana del Grafeno mostró que los peores escenarios de grafeno de los casos coinciden aproximadamente con una referencia de silicio. En el mejor de los casos, el resultado es una gran mejora con respecto al silicio, con requisitos de potencia y corriente de fuente mucho más bajos para una sensibilidad Hall determinada. En breve, el grafeno proporciona un sensor magnético de alto rendimiento con requisitos de baja potencia y huella.

En términos de cifras concretas, el notable resultado mostrado por Roelver se centró en una comparación directa entre la sensibilidad de un sensor Hall basado en silicio con la del dispositivo de grafeno Bosch-MPI. El sensor de silicio tiene una sensibilidad de 70 voltios por amperio-tesla, mientras que con el dispositivo de nitruro de boro y grafeno la cifra es 7, 000. Se trata de una asombrosa mejora de dos órdenes de magnitud, de ahí la reacción en la sala de conferencias de la Semana del Grafeno.

Después de resumir este sorprendente resultado de investigación, Roelver concluyó con una nota alta, haciendo hincapié en que Bosch se toma el grafeno muy en serio como una tecnología comercial futura.

"Nos complace ver que Graphene Week ha sido elegido como el foro para divulgar un hito tecnológico tan importante, "dice Andrea Ferrari, presidente de la Junta Ejecutiva de Graphene Flagship. "El llamado de Bosch para la integración de grafeno en áreas grandes en los procesos industriales coincide y valida completamente las inversiones planeadas del buque insignia en esta área crítica para la producción masiva de dispositivos".