CIENCIA › UNA NUEVA FORMA DE MATERIAL DE UN ATOMO DE CARBONO DE ESPESOR

Segundo Premio Nobel para el carbono

Este año, el Premio Nobel de Física fue para los rusos Andre Geim y Konstantin Novoselov, que trabajan en la Universidad de Manchester, por haber logrado aislar el grafeno, una red cristalina de un átomo de espesor con sorprendentes propiedades.

 Por Por Leonardo Moledo y Ezequiel Acuña

En todas las esquinas, en las tabernas, en la intimidad de las alcobas, la gente se felicita porque el Premio Nobel de Física correspondió este año al ibuprofeno, que tantos dolores de cabeza solucionó.

Pero se equivocan; si a alguien hay que felicitar es al carbono, sexto elemento de la Tabla Periódica, que ha recibido su segundo Premio Nobel (Kroto, Curl y Smalley, 1996, por su trabajo con los fullerenos) y que ahora ha elevado una nueva forma de existencia, a las ya conocidas del grafito (que compone la mina de un lápiz común), al diamante, que se obtiene sometiendo al grafito a enormes presiones (que acrecientan su valor, claro: imagínense un lápiz de diamante) y a los ya mencionados fullerenos (grandes moléculas de carbono), a las que se agrega ahora el grafeno.

Grafeno: fácil de deletrear, pero increíble por sus propiedades. En efecto, el grafeno constituye láminas (o redes) de carbono de sólo un átomo de espesor. Si uno piensa en el grosor de un átomo, da escalofríos. Y más si uno piensa que muchas veces ha lidiado con el grafeno, desde el jardín de infantes: cada vez que se apoyó el lápiz para dibujar un esquema infantil puede haber depositado una lámina de grafeno sobre el papel, ya que un milímetro del grafito del lápiz consiste en multitud de láminas superpuestas (más o menos tres millones, lo que da una idea de lo complicado que puede ser despegarlas). Pero, así y todo, alguna vez puede haber quedado una sola (lo cual no significa que todos nos merezcamos el Premio Nobel).

Se lo llevaron (con justicia), y se alzaron con 10 millones de coronas suecas (920 mil euros, 1,2 millón de dólares), los científicos rusos Andre Geim y Konstantin Novoselov, que trabajan en la Universidad de Manchester. En 2004 lograron aislar (y ahí está la historia) una lámina de grafeno, una sola de esas capas de carbón, de manera estable. Ayer fueron premiados por la Real Academia de las Ciencias de Suecia.

Bueno, y aquí tenemos uno de los elementos más importantes del Universo (para nosotros, ya que las cantidades de carbono en el Universo son francamente miserables), pero que nos constituye: somos (a diferencia de lo que pensaba Descartes) casi carbono pensante. Y eso sin hablar de los plásticos, del petróleo y otras lindezas. Y ahora el grafito puede inaugurar otra era: la de las redes cristalinas de dos dimensiones, hexágonos que se extienden hasta el infinito (en realidad, que podrían extenderse, ya que los laureados este año obtuvieron una lámina de reducidas dimensiones).

Y bueno: el grafeno es un material completamente nuevo (a tono con una de las direcciones de la física actual, que busca nuevos materiales). Aunque cueste creerlo, es más fuerte que el acero y, además, un excelente conductor de la electricidad: los electrones se desplazan por él como Pancho por su casa y a velocidades increíbles. Incluso se los puede comparar –con todos los recaudos posibles– con fotones, pero la cosa es que es tan bueno o mejor que el cobre, es tan denso que ni siquiera el helio, el gas con átomos más minúsculos (dos protones y dos neutrones), puede atravesarlo. Es completamente transparente, conduce el calor que es un gusto y mejor que cualquier otro material conocido. Y a esta altura uno se puede preguntar: ¿qué es lo que le falta al grafeno?, ¿qué es lo que no puede hacer para convertirse en una piedra filosofal moderna?

En realidad, ya se conocía la existencia del grafeno: en 1947 ya había sido estudiado teóricamente por P. R. Wallace. Pero por mucho que les guste la teoría a quienes esto escriben, deben reconocer tristemente que una cosa es estudiarlo teóricamente y otra muy distinta conseguir grafeno contante y sonante, que ahora se lleva 10 millones de coronas que constituyen el premio más importante y universal en el terreno de las ciencias (y de la Literatura, y de la Paz).

En el paper que publicaron en Science Andre Geim, Konstantin Novoselov y sus colaboradores de la Universidad de Manchester (Inglaterra) y el Instituto de Tecnología Microelectrónica en Chernogolovka (Rusia) describían la fabricación, identificación y caracterización del grafeno y el método que habían utilizado. Era simple, pero efectivo: se trataba de un método mecánico para extraer pequeñas láminas de un cristal de grafito... ¡con cinta Scotch! Y después transferir el material extraído a un sustrato de silicio. (Advertencia al desprevenido lector: no se ponga a tratar de encontrar nuevos materiales con cinta Scotch; aunque el rumor corre de que ya se agotó en todos los comercios.)

A ver, listemos algunas de las propiedades de esta nueva forma de carbono, que viene a enriquecer el acervo carbónico de la humanidad.

1) Es el más delgado.

2) Es muy resistente (más que el acero, como ya se dijo).

3) Estupendo conductor de la electricidad y el calor, y la conductividad puede ser modificada casi a piacere por aplicación química o por un campo eléctrico. La movilidad es muy alta, lo que lo convierte en un material útil para ser aplicado en el trabajo con altas frecuencias electrónicas.

4) Y, no basta con repetirlo, tiene un solo átomo de espesor. Hace poco se llegó a fabricar láminas de casi 70 cm de ancho.

5) Promete mucho en el campo de la tecnología, en especial reemplazando al silicio (en los transistores, por ejemplo), que hoy en día supone una limitación en cuanto a tamaño: a determinada escala, sus características dejan de funcionar y el límite del grafeno parece ser bastante menor, lo que permitiría chips más chicos y rápidos.

6) Como es un conductor transparente, puede ser usado para pantallas táctiles, paneles luminosos –y tal vez hasta paneles solares– en reemplazo del frágil y costoso óxido de estaño-indio que hoy es utilizado para aplicaciones conductoras transparentes.

7) Basándose en el grafeno (ya que es muy resistente y pesa nada), nuevos tipos de materiales de gran fortaleza y poco peso pueden resultar interesantes para el uso en satélites y naves espaciales. Con sólo una fracción por mil de grafeno mezclado en un plástico se incrementaría la resistencia al calor en 30ºC, haciéndolo más resistente al mismo tiempo.

Aunque siempre hay que ser cautos con las posibles aplicaciones, es bastante, ¿no?

www.leonardomoledo.blogspot.com

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