Altavoces con diafragma de grafeno para música de alta fidelidad

Dibujo20130330 graphene diaphragm for loudspeakers

Si se pueden utilizar nanotubos de carbono para fabricar una radio, por qué no usar grafeno para fabricar un altavoz; su bajísima densidad asegura una buena respuesta para frecuencias altas y su gran resistencia mecánica es ideal para las bajas. Dos físicos de la Universidad de California en Berkeley, Zhou y Zettl, han logrado fabricar un pequeño altavoz ideal con una respuesta en frecuencia excelente en todo el espectro audible (20 HZ – 20 kHz), mucho mejor que la mayoría de los usados en dispositivos móviles (audífonos, cascos de música, teléfonos móviles, ordenadores portátiles, etc.). La gran ventaja de los altavoces con diafragma de grafeno es que no requieren un dispositivo de amortiguamiento para evitar frecuencias no deseadas, gracias a su extrema delgadez utilizan el propio aire circundante, por lo que se reduce el consumo a sólo unos nanoamperios, mejorando en gran medida la eficiencia respecto a los altavoces convencionales. Quizás no falte mucho para que escuches música usando altavoces de grafeno. El artículo técnico es Qin Zhou, A. Zettl, “Electrostatic Graphene Loudspeaker,” arXiv:1303.2391, 10 Mar 2013. Más información divulgativa en Belle Dumé, “Graphene loudspeaker could rival commercial speakers and earphones,” Physics World, Mar 29, 2013.

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Un altavoz nanotecnológico que utiliza el efecto termoacústico de Joule para convertir calor en música

La ley de Joule afirma que cuando circula corriente eléctrica por un hilo conductor parte de la energía cinética de los electrones se transforma en calor debido al choque que sufren con los átomos del material conductor. El efecto Joule es aprovechado en las estufas y en los hornos eléctricos, pero también puede aprovecharse para producir sonido (o música). Arnold y Crandall en 1917 propusieron el uso de efectos termoacústicos para producir termófonos, que no se han hecho realidad hasta ahora. Los finlandeses Niskanen et al. del VTT han logrado realizar esta idea gracias a la nanotecnología. Han fabricado un altavoz termoacústico capaz de alcanzar 100 dB de potencia acústica a 20 KHz en una distancia de sólo 7 cm y consumiendo 17 W de potencia eléctrica. Estos números no asombrarán a nadie. Un altavoz convencional es mucho más eficiente, sólo requiere 1 W para lograr lo mismo a una distancia de 1 m. El nuevo termoaltavoz usa 200.000 nanohilos paralelos de aluminio suspendidos sobre un sustrato de silicio y tiene una área total de pocos centímetros cuadrados. Los hilos tienen 200 μm de largo, 3 μm de ancho y sólo 30 nm de grosor. Niskanen et al. han llamado a sus termoaltavoces con el ostentoso nombre de “trompetas nanotérmicas” ya que generan sonido gracias al cambio de la temperatura en el aire que rodea el conjunto de nanohilos. Como el altavoz nanotecnológico utiliza tecnología de circuitos integrados, es posible incorporarle una memoria ROM con música pregrabada y una lógica de control, lo que permite utilizar como un altavoz “minicadena” para ciertas aplicaciones dedicadas. Realmente curioso. Nos lo cuenta Rama Venkatasubramanian, “Applied physics: Nanothermal trumpets,” News and Views, Nature 463: 619, 4 February 2010, haciéndose eco del artículo técnico de los finlandeses A. O. Niskanen et al. (VTT Technical Research Centre of Finland), “Suspended metal wire array as a thermoacoustic sound source,” Appl. Phys. Lett. 95: 163102, October 29, 2009.