Foto: El dispositivo de Ted Smick carga obleas de cristal para procesarlas.

Las pantallas táctiles de cristal se rompen y rayan muy fácilmente, lo que las convierte en uno de los puntos débiles de los dispositivos móviles. El zafiro, que sólo está por detrás del diamante en cuanto a dureza, podría hacer que este fallo se convierta en cosa del pasado. El zafiro ya se usa en algunos smartphones de lujo y para pequeñas partes de los iPhones más recientes, entre ellas la protección de la lente de la cámara y el lector de huellas del iPhone 5S. Y algunos modelos del recién anunciado reloj de Apple incluyen una esfera de zafiro. Como muestra de la importancia cada vez mayor del material, Apple acaba de invertir 700 millones de dólares (unos 540 millones de euros) en una fábrica de procesado de zafiro en Arizona (EEUU).

El problema es que el zafiro cuesta de cinco a diez veces más que el cristal endurecido que se usa ahora en casi todos los smartphones, lo que limita su uso a pantallas pequeñas o a dispositivos especializados. Pero en Danvers (EEUU) ingenieros de GT Advanced Technologies afirman que van a resolver el problema de los costes gracias a un nuevo proceso de fabricación barato y eficiente que produce láminas de zafiro con la cuarta parte del grosor de una hoja de papel. Estas láminas, cuando se colocan sobre una pantalla de cristal convencional pueden impedir bastantes daños, dado que sólo hace falta una finísima capa de zafiro para impedir arañazos y aumentar la resistencia a las roturas cuando un teléfono cae al suelo.

Arriba: El proceso empieza con una plancha de zafiro de más de un milímetro.

Abajo, de izquierda a derecha: Un técnico coloca obleas circulares de zafiro en una plantilla y las carga en un acelerador de iones de alta potencia.

La plantilla brilla en azul mientras la irradian iones de hidrógeno que se mueven a casi 20.000 kilómetros por segundo.

El acelerador de iones  (a la derecha) dispara iones a través de tubos de metal a un objetivo que está a la izquierda.

El acelerador incluye tres filas de nueve generadores y módulos de suministro de corriente.

Izquierda: se prueba uno de los generadores.

Derecha: Un transformador convierte la electricidad de bajo voltaje en electricidad de alto voltaje.

Un sistema de manipulación de obleas, como este que se usa para las obleas de silicio, permitirá una producción a gran escala del laminado de zafiro.

Izquierda: En las altas temperaturas de un horno chapado en oro, los iones inyectados forman burbujas de hidrógeno que hacen que de la oblea de zafiro (a la derecha de la plataforma negra) se desprenda una fina capa de zafiro (centro de la plataforma).

Derecha arriba: La lámina resultante sólo tiene 26 micrómetros de espesor.

Derecha abajo: Una máquina de laminado pega el zafiro al cristal.

Ahora un disco terminado de zafiro (círculo interior) cubre el cristal.

El proceso de la empresa sirve para hacer unas 10 láminas de zafiro con la misma cantidad de material que iría en una pantalla de zafiro sólido, algo que podría servir para que se generalizase el uso del zafiro en los smartphones, dado que no añadiría más que unos dólares al coste del teléfono. Y podría permitir el uso de zafiro en pantallas para dispositivos más grandes, como las tabletas.

GT Advanced Technologies ya es uno de los mayores proveedores de zafiro, fueron quienes construyeron la planta de Arizona de Apple. Las instalaciones de Danvers se dedican a un proceso de fabricación de vanguardia. Detrás del proceso hay una máquina denominada acelerador de iones, que ocupa lo mismo que una hormigonera. La máquina genera dos millones de voltios de electricidad y lanza iones de hidrogeno contra obleas de cristal de zafiro, incrustándolos a una profundidad precisa en el material, que a continuación se calienta en un horno, haciendo que se formen burbujas de hidrógeno dentro de él y que acaban por obligar a que se desprenda una capa de zafiro. Al pulir esa capa, se vuelve transparente.

Aunque ya se usan aceleradores de iones para modificar las propiedades de los materiales semiconductores, GT Advanced Technologies ha tenido que desarrollar una máquina 10 veces más potente para poder incrustar los iones con la profundidad y precisión necesarias para producir láminas de zafiro válidas. El método supone una notable mejora respecto a los medios convencionales de fabricación de láminas de zafiro, en los que hay que serrar un gran trozo del material para formar obleas y después pulirlas. Este proceso malgasta mucho material, que es caro, e introduce defectos que hace que las finas láminas resulten más quebradizas.

El vicepresidente de Ingeniería de Equipos de la empresa, Ted Smick, espera que su acelerador de iones esté listo para el mercado el año que viene, después de desarrollar un sistema automatizado para mover el zafiro por toda la cadena. Con el tiempo, la tecnología podría servir para que las pantallas de zafiro sean algo habitual, con lo que los cientos de millones de smartphones que se venden cada año serían más duraderos.