Si estás leyendo esto en una pantalla, es probable que, literalmente, estés mirando al futuro.

Presente en la mayoría de las pantallas LED, así como también en las luces LED que ahora proporcionan gran parte de la iluminación interior de las casas, está el galio metálico. Y aunque no es tan conocido como el silicio, se está apoderando de muchos de los lugares donde el silicio una vez reinó supremamente, desde antenas hasta adaptadores de carga con más de una entrada y otros sistemas de conversión de energía conocidos como “electrónica de potencia”. En el proceso, está habilitando una sorprendente variedad de nuevas tecnologías, desde teléfonos celulares de carga más rápida hasta vehículos eléctricos más livianos y centros de datos con mayor eficiencia energética que ejecutan los servicios y aplicaciones que usamos.

El galio, un subproducto de la extracción del aluminio desde una roca, tiene una temperatura de fusión tan baja que se convierte en un líquido blanco-plateado goteante cuando lo sostienes en tu mano. Por sí solo, no es muy útil. Combínalo con nitrógeno, para hacer nitruro de galio, y se convierte en un cristal duro con propiedades valiosas. Aparece en los sensores láser utilizados en muchos autos autónomos, antenas que permiten las rápidas redes inalámbricas celulares de hoy en día y, cada vez más, en la electrónica fundamental para hacer que la recolección de energía renovable sea más eficiente.

Muchas de las cosas más tangibles que son posibles gracias al nitruro de galio, también conocido como GaN, están sucediendo en la electrónica de potencia. Hoy en día, puedes comprar pequeños cargadores USB-C con suficiente potencia para alimentar tu laptop, teléfono y tablet simultáneamente, aunque no son más grandes que las versiones mucho menos potentes que durante años vinieron con nuestros dispositivos.

La electrónica de potencia que convierte un nivel de voltaje en otro, también es clave para muchos aspectos de los vehículos eléctricos. Son más pequeños, más livianos, más eficientes y emiten menos calor, por lo que los vehículos eléctricos (EV, por sus siglas en inglés) pueden viajar más lejos con una sola carga, afirma Jim Witham, director ejecutivo del fabricante de chips GaN Systems. Esas propiedades también son excelentes para extraer significativamente más electricidad de fuentes de energía renovables como los paneles solares, agrega. Incluso las pequeñas ganancias de eficiencia en la conversión de electricidad se suman cuando ocurren varias veces, como sucede en una red de energía renovable que incluye almacenamiento de batería.

A pesar de lo milagroso que puede ser el material GaN, este enfrenta la competencia del conocido y probado silicio, y una lista creciente de nuevos materiales que muestran potencial para revolucionar nuestra electrónica. Aún así, sus usos se están expandiendo. GaN Systems también tiene clientes que prueban sus chips en centros de datos, donde la reducción del consumo de energía y del calor residual puede traducirse en ahorros masivos en las cuentas de electricidad. Ninguno de sus clientes de centros de datos ha reconocido públicamente el uso de la tecnología.

Hubo un tiempo, no hace mucho, en que el GaN era una mera curiosidad de laboratorio. Luego, el Pentágono se interesó en la búsqueda de nuevos tipos de electrónica para impulsar las comunicaciones inalámbricas y los radares de próxima generación. A partir del 2000, la financiación del Darpa, la agencia de investigación avanzada del Departamento de Defensa, impulsó la experimentación necesaria para superar muchos de los obstáculos para su comercialización, afirma Rachel Oliver, profesora de ciencia de materiales y directora del Centro de Nitruro de Galio en la Universidad de Cambridge.

Junto con sus innumerables aplicaciones en el mundo civil, GaN ahora aparece en el hardware militar utilizado para todo, desde la interferencia de radio hasta la defensa contra misiles, todo ello posible gracias a sus propiedades únicas.

A diferencia del silicio, GaN puede manejar cantidades relativamente grandes de electricidad. Tiene la propiedad inusual de ser muy bueno para mover electrones y muy bueno para no permitir que vayan a donde no se quiere que estén, lo que lo hace útil y relativamente seguro, afirma la doctora Oliver.

Junto con su talento para conducir electricidad, GaN tiene la capacidad para operar a frecuencias mucho más altas de lo que es posible con el silicio —entre 30 y 500 veces más rápido en aplicaciones comerciales— lo que permite hacer cargadores que son mucho más pequeños o que entregan más energía que los tradicionales.

A medida que nuestro mundo se electrifica cada vez más, desde nuestras fuentes de energía hasta los dispositivos que lo utilizan, cualquier cosa que realice de manera más eficiente la función crítica, pero fácil de pasar por alto, de convertir la electricidad de una forma a otra, tiene el potencial de convertirse en algo omnipresente y en una enorme fuente de ingresos. Es por eso que hay docenas de startups y empresas establecidas en este espacio, como Navitas Semiconductor, GaN Systems, Power Integrations, Texas Instruments, Infineon y STMicroelectronics.

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