Los Misterios del Grafeno. Sus propiedades lo hacen prometedor para aplicaciones que van desde la electrónica hasta la biomedicina.

Los Misterios del Grafeno

El grafeno, una malla de átomos de carbono, dispuestos en hexágono.

El grafeno es un material de récord. Está hecho de carbono, igual que el diamante o el grafito de los lápices, pero sus átomos están distribuidos en una capa de dos dimensiones, formando un patrón hexagonal como los panales de las abejas. Su singular estructura lo hace el material más resistente del mundo. A la vez, es extremadamente flexible, un conductor excelente del calor y la electricidad y es compatible con los tejidos biológicos. Estas propiedades lo hacen prometedor para aplicaciones que van desde la electrónica hasta la biomedicina.

El primero en aislarlo fue el físico de origen ruso Konstantin Novoselov, liderado por su mentor y supervisor Andre Geim, en la Universidad de Manchester (Reino Unido). Fue un experimento de los que Geim llama “de viernes por la noche”, una línea de investigación secundaria que buscaba satisfacer la curiosidad de los científicos, pero sin un objetivo concreto de entrada. Según algunas versiones de la historia, Novoselov aisló los primeros fragmentos de grafeno de una papelera, en un intento de conseguir cristales de grafito muy finos. Tras descubrir las excepcionales propiedades del material, Novoselov y Geim publicaron sus resultados en la revista Science en 2004.

El trabajo abrió un campo de investigación totalmente nuevo y tanto Konstantin Novoselov como Andre Geim recibieron por ello el Premio Nobel de Física en 2010. En 2013, la Unión Europea creó un proyecto de investigación de mil millones de dólares, llamado Graphene Flagship, para tender puentes entre laboratorios y empresas y desarrollar aplicaciones del grafeno que puedan beneficiar a la sociedad. Cada año, los integrantes del Graphene Flagship y otros expertos internacionales se reúnen en un congreso para presentar los avances más recientes.

Konstantin Novoselov, figura líder del Graphene Flagship

La primera vez que aisló el grafeno era aún un estudiante de doctorado. ¿Alguna vez había pensado que ganaría un Premio Nobel por un trabajo hecho tan temprano en su carrera investigadora?

No, por supuesto que no. Nuestro grupo era muy nuevo en la física del carbono; no teníamos ni idea de a cuánta gente podía interesar. Y nunca pensamos que seríamos capaces de aislar una monocapa de grafeno, intuíamos que sería muy inestable. Fue una sorpresa que fuese tan estable y más aún que se convirtiera en un nuevo campo de investigación en sí mismo. El Premio Nobel ayudó enormemente a atraer atención, pero lo mejor fue poder estar desde el principio en este campo de investigación tan excitante.

¿Qué representó el Premio Nobel para usted personalmente?

Para ser sincero, nunca me hago esa pregunta, en absoluto. Es una experiencia muy placentera recibir el Premio Nobel, claro, pero no es que me despierte cada mañana y me ponga a mirar mi medalla. Desde que la recibí, mi investigación continúa como siempre.

¿Qué hay de cierto en la historia de que aisló el grafeno por primera vez de un trozo de cinta adhesiva que encontró en una papelera?

Bueno, no fue literalmente en una papelera. La idea vino cuando vi a unos colegas que trabajaban con un microscopio de efecto túnel. Pulían sus muestras de grafito con cinta adhesiva que luego descartaban. Ya sabía cómo se hacía, pero al verlo se me ocurrió que podía usar la cinta para aislar una capa muy fina de grafito.

¿Cómo es que a nadie se le había ocurrido antes?

Es difícil de decir. Otras personas ya habían intentado preparar monocapas de grafito antes. En nuestro caso, hubo varias coincidencias que nos ayudaron. Teníamos un sustrato especial que nos ayudaba a ver las monocapas de grafeno a simple vista, e instrumental que nos permitía medir sus propiedades electrónicas. Al crear transistores de grafeno, vimos que se comportaba de una forma muy diferente.

Los Misterios del Grafeno

Muestra de grafeno, en el Institut de ciències fotòniques.

¿Cuáles son las propiedades, según su punto de vista, que hacen que sea tan prometedor?

La propiedad más interesante es el mero hecho de que exista el grafeno. Para nosotros fue una revelación poder producir una capa de grafeno de un solo átomo de grueso. Otro punto importante es que tenga tantas propiedades superlativas y que estén condensadas en un único material. Es algo bastante extraño.

¿Cómo puede el grafeno cambiar nuestras vidas?

Bueno, mi vida ya la ha cambiado. En cualquier caso, no creo que un buen día nos despertemos y de pronto esté en todas partes, sino que irá entrando en nuestras vidas gradualmente, en muchas tecnologías diferentes, como ocurrió con el plástico. Hubo un tiempo en el que vivíamos sin plástico y ahora está en todos lados. Es difícil decir cómo ha cambiado nuestras vidas, pero es crucial para muchas tecnologías. Creo que con el grafeno ocurrirá algo similar.

¿En qué tecnologías será más importante?

Un desarrollo muy emocionante en los dos últimos años ha sido la aplicación del grafeno a las tecnologías de la telecomunicación. Es un proyecto del Graphene Flagship en colaboración con Ericsson y varias universidades.

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¿Cuánto tardó en ser consciente del potencial del grafeno desde que lo aisló?

Espero no ser consciente de todo su potencial aún hoy en día. De hecho, creo que ninguno de nosotros es consciente de ello. El grafeno permite aplicaciones totalmente diferentes y nuevas, que no existían antes, y es muy difícil para la mente humana predecirlas. Pero puedo decir que me llevó unos cinco o seis años darme cuenta de por primera vez de su potencial.

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En un terreno más personal, ¿qué cualidades piensa que definen a un buen científico?

La curiosidad, el entusiasmo y la capacidad de tener la mente abierta a nuevos descubrimientos. Eso último es lo más importante.

Además de científico, es usted también un artista reconocido en el ámbito de la pintura tradicional china. ¿Qué lo llevó a dedicarse a este arte?

Yo no diría que soy reconocido, me limito a hacerlo; que se me reconozca es algo aparte. Siempre había querido pintar. Una vez pasé unos meses en China y decidí invertir el tiempo en tomar lecciones. Tuve mucha suerte: mi maestro fue extremadamente bueno, me animó y me enseñó lo que significa ser un artista, más allá de darme lecciones sobre cómo coger un pincel. Lo disfruté muchísimo.

¿Qué es lo que le atrae específicamente de la pintura china?

Su estilo se parece mucho a la forma en la que hacemos ciencia. La pintura china busca producir emociones de la forma más minimalista. Y así es exactamente como funciona la ciencia: intentamos minimizar el número de parámetros necesarios para describir la naturaleza.

¿Alguna vez ha utilizado grafeno para su arte?

Sí, lo hago regularmente. Producimos una tinta de grafeno que uso en mis obras.

¿Qué tiene de especial esa tinta?

Honestamente, en estos momentos la uso solo por el color, no por la función. Normalmente pinto con tinta china; la tinta de grafeno tiene un tono un poco distinto y por eso la uso.

Grafeno para acelerar las telecomunicaciones

Una de las líneas de investigación más destacadas por los ponentes del congreso Graphene Week de este año ha sido la aplicación del grafeno a las telecomunicaciones. Sensores fotónicos hechos con este material podrían ayudar a alcanzar la meta de la red de telefonía móvil 5G, que está previsto que permita transmitir una cantidad de datos equivalente a unas 25 películas por segundo.

Fuente: La Vanguardia

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