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Tecnología 07 ene 2015

El cristal de la pantalla de tu smartphone funcionará como un sensor de productos químicos y biológicos

Investigadores de Corning han logrado desarrollar sensores químicos y biológicos a partir del cristal endurecido de las pantallas de los smartphones.

Algún día tu smartphone podría echarte otro tipo de mano cuando viajas: decirte si el agua es potable.

Aunque aún les queda para poder tener una aplicación de este tipo para el agua, investigadores de Corning y otros sitios han descubierto hace poco que se puede usar Gorilla Glass, el cristal endurecido fabricado por Corning que se suele usar para pantallas de smartphone, para fabricar sensores químicos y biológicos muy sensiblesPodría detectar, por ejemplo, trazas de gas sarín en el aire y patógenos concretos en el agua.

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Un objeto parecido al muelle-juguete Slinky hecho de Gorilla Glass usando nueva tecnología láser de fabricación

Estos sensores son sólo uno de los proyectos que pude ver durante una visita a los laboratorios de I+D de Corning en el Estado de Nueva York (EEUU). En las últimas décadas, los avances de la compañía en la fabricación de cristal han dado lugar a tecnologías como la fibra óptica y las pantallas planas. Ahora, gracias al Gorilla Glass, la marca se asocia con los últimos smartphones. Pero a pesar del impresionante éxito de ese producto, la empresa está intentando apuntarse al próximo boom en el mundo de la alta tecnología.

Corning invierte un 8% de sus ingresos por ventas en I+D, lo que supone unos 800 millones de dólares este año (unos 640 millones de euros). Es un seguro contra la posibilidad, muy real, de que alguno de sus negocios pudiera hundirse, como ya ha sucedido anteriormente. Entre el año 2000 y el 2002, Corning perdió más de la mitad de sus ingresos cuando su negocio de fibra óptica se hundió junto con la mayor parte del mercado de las telecomunicaciones. Sus acciones se dieron un batacazo pasando de costar 113 dólares a poco más de uno (de 90 euros a 80 céntimos de euro). Este año tuvo otro susto cuando uno de sus mayores clientes, Apple, estuvo a punto de sustituir el Gorilla Glass que usa para los iPhones por zafiro (ver “La tecnología arruina el sueño de Apple de iPhones de zafiro”).

Las pantallas de todo tipo suponen la mitad de los ingresos de Corning, y de eso aproximadamente una tercera parte corresponde a Gorilla Glass. Para ampliar este mercado y resistir a los embates de otros materiales, Corning intenta añadir funciones al Gorilla Glass, como esta de la aplicación sensora. Y está buscando nuevos mercados para el cristal más allá de las pantallas.

La posibilidad de convertir tu teléfono en un sensor químico y biológico es uno de losproyectos más nuevos del laboratorio. Investigadores de Corning y la politécnica de Montreal (Canadá) descubrieron que podían crear guías de ondas de gran calidad, capaces de encerrar y dirigir la luz en el Gorilla Glass. Los investigadores consiguieron fabricar estas guías de ondas muy cerca de la superficie, algo fundamental para los sensores. Si se hiciera esto en un cristal normal, se rompería. Para fabricar la guía de ondas hay que enfocar un haz de láser intenso cerca de la superficie del cristal y barrerla, lo que cambia sus propiedades ópticas a nivel local.

Para fabricar un sensor los investigadores hacen una guía de ondas que se divide en dos caminos idénticos para la luz. Luego los caminos convergen y la luz de ambos se une. Un camino sirve como camino sensor y el otro como referencia. Se puede detectar incluso un diminuto cambio en la luz en el camino sensor, por ejemplo su intensidad, observando cómo interactúa la luz de los dos caminos cuando se encuentran produciendo patrones concretos.

Los investigadores han hecho una demostración de un sensor sencillo que detecta cambios en la temperatura. Al calentar el camino este sensor cambia su forma, lo que modifica las propiedades de la luz que pasa por él. Como la guía de ondas está tan cerca de la superficie, parte de la luz sale del cristal y cualquier cosa colocada sobre la superficie interactuará con parte de la luz. Esto significa que para hacer un sensor biológico o químico podrías preparar la superficie del cristal para que un objetivo concreto se ligue a él. Por ejemplo, podrías tratarlo con anticuerpos que se ligan al E. coli u otros contaminantes; detectar su presencia sería tan sencillo como colocar una gota de agua sobre el teléfono.

Las guías de ondas son microscópicas y por lo tanto invisibles, con lo cual no oscurecen la pantalla. Y como son bastante pequeñas, se podrían incorporar varios sensores para distintos objetivos biológicos o químicos en un smartphone.

Los investigadores de Corning también han descubierto que el Gorilla Glass tiene propiedades acústicas útiles. Vibra de una forma distinta al cristal convencional, apagando las ondas de sonido. La aplicación más sencilla sería como aislante acústico ya que bloquea el sonido mejor que el cristal normal.

Pero estas mismas propiedades acústicas podrían convertir las pantallas en altavoces. Vi un prototipo de esto en uno de los laboratorios de Corning. Un cable sobre la pantalla se conecta con un pequeño actuador que hace vibrar el cristal para producir ondas de sonido. Por cómo se propagan las ondas por el cristal, se pueden controlar con más precisión que en el caso de un cristal normal, lo que ofrece una reproducción de sonido de mayor calidad.

En otro laboratorio, los investigadores me mostraron una ventana aparentemente normal. Pero al darle a un interruptor se convertía en una pantalla en el que se veía un antiguo anuncio de Coca-Cola. Apenas podía ver lo que había detrás de la imagen. Cuando se acabó el anuncio pude volver a ver a través de la pantalla. Corning guarda un silencio especial sobre cómo consigue que funcione esta tecnología.

La cosa más sorprendente que vi fue un juguete de cristal parecido al muelle de metal conocido como Slinky. Está hecho con Gorilla Glass fino cortado en forma de espiral con una nueva herramienta de fabricación láser. Igual que con el Slinky, si sujetas una parte y sueltas el resto, va hacia el suelo. Un cristal normal se rompería en mil pedazos, pero como este es más fuerte, rebota como el plástico. La clave para tener un cristal así de flexible es que sea muy fino.

Hace poco Corning ha desarrollado Willow Glass, que tiene un espesor de unos micrómetros, la cuarta parte del espesor de Gorilla Glass y que se suele usar para pantallas. Se puede enviar a los clientes en rollos, lo que hace que sea más fácil y barato usarlo en procesos de fabricación. Los clientes potenciales aún están estudiando qué aplicaciones darle; una probable es un componente dentro de las pantallas. Pero ya se está desarrollando un cristal aún más flexible, explica el director tecnológico de Corning, David Morse. Se puede doblar sobre el borde de algo tan fino como una libreta y hacerlo millones de veces sin romperse. Podría tener mucha importancia en los dispositivos electrónicos flexibles del futuro.

Corning se fundó en 1851 y ha sobrevivido hasta ahora por su capacidad para seguir reinventando las posibilidades del cristal. Aproximadamente al mismo tiempo que se hundió el mercado de la fibra óptica, su negocio de venta de cristal para televisores de tubo también se tambaleaba y a la empresa la salvó un proceso que habían inventado para fabricar el cristal de alta calidad necesario para los transistores que controlan los píxeles en las pantallas de LCD, la misma tecnología de pantallas que estaba acabando con su negocio de televisiones de tubo. Unos años después la empresa recibió una llamada de Steve Jobs, quien necesitaba un cristal resistente para el primer iPhone. Corning ya tenía la tecnología desarrollada, el cristal endurecido que se bautizó como Gorilla Glass. Ahora Corning espera estar preparado para la próxima llamada que reciba.

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