El descubrimiento que permitió el cómodo cambio en la pantalla de cristal líquido, tocando simplemente su superficie con un dedo, ha sido todo un éxito. El procedimiento ha tenido tal aceptabilidad, que son diversos los productos electrónicos de pantalla de cristal líquido que lo han incorporado. Ello ha sido posible gracias al uso de un material de propiedades muy especiales y casi únicas; el "indium". Es el mismo material, que por las mismas propiedades, se utiliza también en la fabricación de células solares y los LED de bajo poder. Tal ha sido el éxito, que su disponibilidad comienza a agotarse, lo que preocupa mucho a las grandes empresas que han adoptado esta sofisticación. El indium es un metal oxidado que se encuentra en pequeñas cantidades, mezclado con otros metales, en lo que se ha llamado "tierras raras", distribuidas difusamente en la corteza terrestre. Su extracción ofrece muchas dificultades. (Escasez de tierras raras, amenaza a la industria electrónica).

Se trata de una mezcla de dos metales óxidos, el indium y el estaño ("ITO":"indium-tin oxide", en inglés). De los dos, el principal componente es el indium, que es un sub-producto de las minas de estaño y plomo. Separarlo y purificarlo es difícil y caro. Se trata de un extraño material que simultáneamente tiene dos propiedades: ser un buen conductor eléctrico y además ser ópticamente transparente, lo que significa que no absorbe los fotones de luz. Para entender el privilegio de esta doble cualidad, hay que recordar que la absorción de la luz ocurre cuando la energía de un fotón calza con la necesidad de bloquear un electrón en un estado de excitación. En un metal, siempre sucede que hay un mar de electrones flotante con muy diferentes estados de energía. Por ello es que todos los metales son conductores, pero al mismo tiempo son altamente absolvedores de fotones y por lo tanto son muy opacos. (Qué son y cómo operan los transistores).

En el caso de ITO, siendo un metal es buen conductor (aunque no tanto como algunos de ellos), pero al no absorver fotones, es transparente como el vidrio. Esto es lo que hace al indium muy atractivo para todos los aparatos electrónicos modernos que manipulan la luz. En el caso de las pantallas planas de televisión, el desplazamiento de cada pixel es como un interruptor que cambia de "on a of", gracias a solo un par de electrodos ITO, siendo por ello transparente. El ITO es también muy útil para las celdas solares, ya que aplicando sobre ellas un delgado film, permite pasar la luz solar. Además necesitan un electrón adelante y atrás para formar un circuito y de este modo convertir la luz solar en electricidad (Energía solar para las necesidades de electricidad).

Lo atractivo hasta para un dispositivo de bolsillo, es que su pantalla cambia con un simple toque de dedo. Al contacto cambia la capacitancia, lo que sucede por la simple capa de ITO (es lo mismo que hace el Mouse en la pantalla del computador). ¿Pero hasta cuándo podrá seguirse aprovechando esta propiedad del ITO? Esta es la pregunta que angustia a las empresas Samsung, Sony y muchas otras, que temen al desabastecimiento. Ello en parte, porque este elemento es un sub-producto de la extracción minera y es difícil y caro recuperarlo. Se estima que las reservas mundiales de ITO en el mundo sean limitadas, ya que si bien es cierto que está muy difusamente repartido en la corteza terrestre, su concentración por lo general es muy baja. Se calcula que las cantidades ahora disponibles, alcanzarían hasta el año 2020. Pero lo mas serio es que para las empresas del mundo occidental, el no está disponible, ya que en la actualidad el único productor es China y su disponibilidad es solo de 16.000 toneladas. Es muy probable que en el futuro se pueda encontrar otras fuentes en otras partes del mundo, pero aún así, es difícil que con ellas se logre satisfacer la creciente demanda, que en la actualidad equivale en dólares a 1.7 billones. Lo que de acuerdo al incremento del ritmo de consumo, se elevaría a 2.5 billones para el año 2017. En la actualidad, China es el único país productor, y no lo está exportando, porque lo que tienen apenas alcanza para satisfacer el incremento de sus necesidades de producción (Jones Mitchell; Losing and touch; New Scientist Octubre del 2010).

Qué otras posibilidades

Para ahorrar indium, se han estado buscando otras combinaciones. Tobin Marks y sus colaboradores de la Northwestern University en Evanston, Illinois, han desarrollado otro material basado en óxido de cadmium, que con un rociado de indium, sería tan transparente como ITO y cuatro veces más conductivo. Pero el cadmio es muy propenso a la corrosión. Podría protegerse cubriéndolo con una delgada capa de ITO. Disminuiría su concentración, de modo que tendría solo un 20% de indium, en comparación con ITO convencional (Thin Solid Films, vol 518, p 3694).

Parece como la solución ideal, pero no es tan simple. El primer problema es que el cadmio es altamente tóxico y requiere de mucho cuidado para el manejo y de especial tratamiento de sus desechos. Además el oxido de cadmio es propenso a quebrarse, lo que no es deseable para el uso en pantallas portátiles, ni menos para equipos de bolsillos. Otra posibilidad son los nanomateriales de carbón. En condiciones muy especiales, puede este convertirse también en un material absolvedor de luz. Es que llevado a escala nanométrica, se hace transparente. Por ejemplo recientemente, un equipo liderado por Jong-Hyun Ahn y Byung Hee Hong, de la Universidad de Sungkyunkwan de Corea del Sur, desarrollaron un film de cuatro capas de grafeno sobre un soporte plástico. El grafeno consiste en hojas de grafito de un simple átomo de grosor. La combinación grafeno-plástico permite el paso de un 90% de la luz visible y además tiene una conductividad semejante al mejor ITO del mercado [Nanotechnology, vol 5, p 574).

Los nanotubos de carbón, que en esencia son hojas de grafeno enrolladas en pequeños cilindros de grafeno. Son fuertes, rugosas y transparentes y cada vez más disponibles a un nivel comercial (Los maravillosos nanotubos de carbón). Son flexibles y no se degradan. El problema es fabricar una red de conducción con ellos. Los nanotubos individuales son grandes conductores, pero el desplazamiento de sus electrones sobre su superficie, termina abruptamente, cuando llegan al final del nanotubo y de allí tienen que saltar a la próxima unidad (nanotubo). Según Mark Hersam de Northwestern University, cree tener la idea para mejorar el contacto entre los tubos. Se trata de soldarlos con un buen conductor, cuidando mucho que no se afecten mucho sus propiedades ópticas.

Jonathan Colemen de Trinity College en Irlanda, junto a Helwett-Packar, están trabajando con una variable de lo anterior. En lugar de usar nanotubos, lo están haciendo con nanoalambres, logrando algunos bonding, con lo que se hace posible la transferencia del electrón. Han ensayado nanoalambre de plata, logrando una transparencia de 85% y una conductividad solo ligeramente inferior al ITO (ACS Nano; vol.3, p 1767)

Desgraciadamente en este caso el límite está en el precio, ya que es diez veces más caro de producir en relación a los ITO del mejor nivel. En todo caso, frente al problema de la carencia de indium, están comenzando a aparecer otras alternativas. Confiemos que alguna de ellas resulte para seguir con las cómodas y atractivas pantallas que solo requieren del elegante toque de un dedo.

*James Mitchell Crow; Losing Couch: New Scientist, octubre 2010, pág. 41.