Altavoces de grafeno

Investigadores de los EE.UU. han creado un altavoz de grafeno que tiene una excelente respuesta de frecuencia en toda la gama de audio (20 Hz-20 kHz). Mientras que el altavoz no tiene ningún diseño específico, es tan bueno como, o mejor que, ciertos altavoces y auriculares comerciales en términos de respuesta de frecuencia y consumo de energía.

Los altavoces funcionan por la vibración de una membrana delgada. Estas vibraciones a continuación, crean ondas de presión en el aire circundante que produce sonidos diferentes en función de su frecuencia. El oído humano puede detectar frecuencias de entre 20 Hz (tono bajo) y 20 KHz (tono muy alto), y la calidad de un altavoz depende de la forma plana de su respuesta en frecuencia; es decir, la consistencia del sonido que produce en el rango de 20 Hz-20 KHz.

“Gracias a su masa ultra baja, nuestro altavoz de grafeno cumple con este requisito importante, ya que tiene una respuesta de frecuencia bastante plana en la región audible humana”, dice el jefe del equipo Alex Zettl de la Universidad de California, Berkeley. Quien asimismo asegura que el hecho de que el grafeno sea también un material excepcionalmente fuerte significa que puede ser utilizado para hacer membranas muy grandes pero extremadamente delgadas que generan eficientemente el sonido.

Debido a que el diafragma de grafeno es tan delgado, el altavoz no necesita ser amortiguado artificialmente (a diferencia de los dispositivos comerciales) para evitar respuestas de frecuencia no deseadas, sino que simplemente está amortiguado por el aire circundante. Esto significa que el dispositivo puede funcionar con sólo algunos nano-amperios por lo que utiliza mucha menos energía que altavoces convencionales; una ventaja considerable si fuera a ser empleado en dispositivos portátiles, como smartphones, notebooks y tablets.

Los investigadores de Berkeley hicieron su altavoz de unos 30 nm de espesor, y 7 mm de ancho de una hoja de grafeno que había crecido por deposición química de vapor (CVD). A continuación, este diafragma fue intercalado entre dos electrodos de accionamiento de silicio perforados recubiertos con dióxido de silicio para evitar el cortocircuito accidental del grafeno a los electrodos a amplitudes de accionamiento muy grandes. Cuando se aplica energía a los electrodos, se crea una fuerza electrostática que hace que la hoja de grafeno vibre, para que la creación de sonido. Al cambiar el nivel de potencia aplicada, diferentes sonidos pueden ser producidos.“Estos sonidos pueden ser escuchados por el oído humano y también tienen una alta fidelidad, haciéndolos excelente para escuchar música, por ejemplo”, dice Zettl.

Los investigadores ya han probado su dispositivo contra audífonos de alta calidad comercial de un tamaño similar (Sennheiser ® MX-400) y encontraron que su respuesta de frecuencia en el rango de 20 kHz a 20 Hz es comparable, si no mejor.

El equipo de Berkeley, dice que su técnica de CVD para la fabricación de los altavoces es muy sencilla y fácilmente podría ser ampliada para producir aún más grande áreas de diafragma y por lo tanto altavoces más grandes. “La configuración  también podría servir para un micrófono”, añade Zettl.

Una pre-impresión de la investigación está disponible en el arXiv

Autor: Belle Dumé

Enlace original: Graphene loudspeaker could rival commercial speakers and earphones