Si abres un esqueleto de los que gritan, no encontrarás un fantasma dentro, sino una pequeña placa electrónica. Las decoraciones de Halloween que reaccionan cuando pasas por delante, las velas que parpadean sin llama y las luces que cambian de color con la música serían imposibles sin semiconductores. Algunas incluso utilizan la misma tecnología que enciende las luces de un pasillo de oficina o hace saltar una alarma antirrobo.
Hace unas semanas, en MicroNanoSpain analizamos los chips que no se ven en el desfile militar del 12 de octubre. Esta vez cambiamos los blindados por calabazas. Recorreremos una noche de Halloween cualquiera, del timbre de la puerta a la caza de fantasmas de madrugada, para responder a una pregunta: ¿qué semiconductores se esconden en Halloween y qué hacen realmente?
¿Cómo saben las decoraciones de Halloween que estás ahí?
Muchas decoraciones de Halloween que se activan con el movimiento utilizan un sensor de infrarrojos pasivo, o PIR. No emite nada. Se limita a captar la radiación infrarroja que desprende cualquier objeto, y cuanto más caliente está, más emite. Una persona que pasa por delante es una fuente de calor en movimiento, justo lo que el sensor está esperando.
El sensor es una pequeña cápsula metálica con una ventana en la parte superior, normalmente de silicio con un recubrimiento, un material que a nuestros ojos parece opaco pero que deja pasar el infrarrojo. Detrás hay un cristal piroeléctrico, que genera una minúscula carga eléctrica cuando cambia su temperatura. El elemento sensor está dividido en dos mitades que se anulan entre sí, y cuando pasas por delante una detecta tu calor antes que la otra, de manera que estas decoraciones reaccionan al movimiento y no a quien se queda quieto.
La cúpula facetada de plástico que lleva delante funciona como un conjunto de lentes de Fresnel que dividen el espacio en zonas de detección. Dentro de la cápsula, un transistor adapta la señal extremadamente débil del cristal para que un chip de bajo coste pueda convertirla en un mensaje claro de «hay alguien». Después, un microcontrolador activa el chip de sonido, que reproduce el grito guardado en su memoria.
Es el mismo tipo de sensor que enciende las luces de un pasillo cuando entras y vigila muchas alarmas domésticas.
¿Cómo parpadea una vela LED sin llama?
La luz de una vela LED ya procede de un semiconductor. Un LED está formado por dos capas de material semiconductor con propiedades eléctricas distintas. Cuando la corriente atraviesa la unión entre ambas, electrones y huecos se encuentran y liberan su energía en forma de luz, cuyo color depende del material empleado.
Lo sorprendente es el parpadeo. En muchas velas LED, el efecto llama lo crea un diminuto circuito integrado dentro del propio LED, justo al lado del chip que emite la luz. Quienes han examinado estos LED al microscopio han encontrado los dos chips dentro del mismo encapsulado transparente, unidos por hilos más finos que un cabello humano.
Ese circuito varía la corriente siguiendo un patrón pseudoaleatorio que nuestros ojos interpretan como una llama viva. En uno de estos LED que se analizó en detalle, la secuencia no se repetía durante al menos cuatro minutos. Algunos modelos recientes van un paso más allá e integran en el LED un minúsculo microcontrolador que incluso añade un temporizador. En otras velas, el parpadeo procede de un chip aparte en la placa.
Y como no hay llama, estas velas pueden ir dentro de un farolillo de papel o junto a un disfraz sin el riesgo que supone el fuego. Junto a las lamparillas de cera y aceite de toda la vida, también hay versiones LED y solares, que no se apagan con el viento ni hay que reponer.
¿Por qué la luz negra hace brillar todo?
La luz negra de las fiestas de Halloween y los pasajes del terror es luz ultravioleta, y hoy suele proceder de LED. Durante décadas, estas lámparas fueron tubos fluorescentes fabricados con un vidrio filtrante oscuro. Los LED ultravioleta emiten ultravioleta cercano, en su mayor parte invisible para nuestros ojos, de modo que solo notamos un tenue brillo violeta en la lámpara.
El efecto aparece cuando esa luz llega a determinados materiales. Los blanqueadores ópticos de la ropa blanca, la quinina de la tónica, la tinta de los subrayadores y la pintura facial fluorescente absorben el ultravioleta y lo devuelven como luz visible, por lo que parecen brillar en la oscuridad.
Estos LED se fabrican con nitruro de galio y sus aleaciones, semiconductores cuya banda prohibida les permite emitir luz azul y ultravioleta. Los LED rojos y verdes existían desde los años sesenta, pero conseguir uno azul eficiente costó unas tres décadas más de trabajo con este material.
Ese esfuerzo valió a Isamu Akasaki, Hiroshi Amano y Shuji Nakamura el Premio Nobel de Física de 2014 y abrió el camino a la iluminación LED blanca que usamos a diario.
El nitruro de galio también tiene vida más allá de la pista de baile. Hoy está presente en muchos cargadores rápidos compactos para móviles y portátiles, un recordatorio de que el material que ilumina un pasaje del terror es también un material de electrónica de potencia.
¿Qué miden de verdad las cámaras de los cazafantasmas?
Los gadgets cazafantasmas están llenos de semiconductores, pero lo que miden es física, no fenómenos paranormales. Las dos estrellas de cualquier investigación aficionada son las cámaras térmicas y las de visión nocturna, y cada una capta un tipo distinto de luz que nuestros ojos no ven.
Una cámara térmica no ve fantasmas, ni siquiera la temperatura del aire. Capta la radiación infrarroja de onda larga que emiten las superficies mediante un sensor llamado microbolómetro, una cuadrícula de diminutos elementos construidos sobre un chip de silicio. Cada elemento se calienta ligeramente cuando le llega esa radiación y cambia su resistencia eléctrica, y la electrónica convierte esos cambios en una imagen en la que el software pinta cada temperatura de un color.
Por eso los puntos fríos y las figuras cálidas de tantos vídeos suelen tener una explicación muy terrenal. Lo que lee la cámara es la suma de la energía que una superficie emite, refleja y deja pasar, de modo que una ventana con corrientes de aire, una mancha de humedad o el calor que alguien ha dejado en el sofá pueden parecer una presencia. El vidrio corriente bloquea esta radiación y las superficies brillantes pueden reflejar fuentes de calor cercanas, a veces incluida la persona que sujeta la cámara.
Las cámaras de visión nocturna siguen otro camino. Los sensores CMOS de las cámaras detectan la luz infrarroja cercana además de la visible, así que los modelos de visión nocturna prescinden del filtro con el que las cámaras corrientes la bloquean e iluminan la escena con LED infrarrojos, otro dispositivo semiconductor más. Los más habituales emiten en torno a 850 nanómetros, lo que explica el tenue brillo rojizo que vemos en las cámaras de seguridad.
En cuanto a los famosos orbes que flotan en estas grabaciones, suelen ser partículas de polvo o insectos muy cerca del objetivo que reflejan esa misma luz infrarroja.
¿Qué tienen en común todos estos chips de Halloween?
Del timbre de la puerta a la caza de fantasmas, la noche de Halloween está llena de semiconductores que hacen trabajos muy distintos. Unos detectan calor o luz, mientras que otros almacenan sonidos, generan patrones o emiten luz que nuestros ojos no ven. La mayoría son tecnologías maduras y baratas que se fabrican en cantidades enormes, y precisamente por eso pasan desapercibidas.
Un chip no tiene que ser de última generación para ser imprescindible.
Sensores, microcontroladores, LED y encapsulado forman parte de la misma cadena de valor que los procesadores más avanzados, una cadena que la Ley Europea de Chips busca reforzar. MicroNanoSpain contribuye a ello como centro de competencias nacional que centraliza el acceso a capacidades de diseño y fabricación y conecta universidades, centros de investigación, industria e infraestructuras.
Y tú, ¿cuántos chips acechan en tu casa este Halloween? La próxima vez que un esqueleto grite a tu paso, sabrás que dentro no hay ningún fantasma, solo un sensor, un microcontrolador y un chip de sonido.
