01 enero 2015

El material del 2015 (y del futuro)


El grafeno era hasta hace poco una quimera, un modelo teórico usado por los físicos que nunca se había logrado sintetizar. Es la membrana más fina posible, carbono de un átomo de grosor, y tiene la apariencia de una tela transparente y flexible, a la vez que resistente y conductora de electricidad. 

El carbono es un elemento muy común,  pero también muy fascinante. Tan solo cambiando la forma en la que unos átomos se unen a otros da lugar a muy diversos materiales. Cuando se empaqueta densamente en una estructura tridimensional, tenemos un diamante. Cuando se organiza en capas bidimensionales débilmente unidas, tenemos grafito, con el que se fabrican las minas de los lápices.

Los físicos llevaban 50 años estudiando las propiedades matemáticas del grafeno. Existía la creencia de que un material así no podía existir dado que si se consiguiese aislar una sola capa de grafito, estaría tan llena de defectos que sería inestable a temperatura ambiente. 

En 2004, el físico Andre Geim, de la Universidad de Manchester, buscaba una nueva línea de investigación para un estudiante de doctorado que acababa de llegar. Otro de sus estudiantes ya estaba investigando el grafito. Para el estudio de este material, es necesario que su superficie esté lo más pulida y limpia posible. Para ello, en los laboratorios de alta tecnología se utiliza un método bastante rudimentario. Sencillamente se pega un trozo de cinta adhesiva sobre la muestra y se tira de ella. De esta forma se arrancan las capas más superficiales, que suelen estar dañadas y contaminadas, y se analiza el grafito restante. Las cintas de celo usadas para el pulido se tiran sin más. 

Andre propuso al nuevo estudiante el estudio de las capas de grafito que normalmente se desechan. Ninguno de los dos imaginaba que, entre los cientos de laminillas pegadas a la cinta, algunas serían monocapas cristalinas de grafito, o sea, grafeno, cuyas propiedades revolucionarían la física de los materiales.

El grafeno es el material más fino que existe. Tiene la anchura de un átomo y aunque es así de delgado, es extraordinariamente robusto y no se rompe. Conduce muy bien la electricidad (mejor que el cobre o la plata, por ejemplo). También es muy resistente químicamente y mantiene su integridad mejor que ningún otro material a pesar de que una lámina está afectada por su entorno; es impermeable... En definitiva, nunca se había visto tal conjunto de propiedades exóticas en el mismo material y, en mi opinión, es improbable que vuelvan a aparecer juntas.

Hoy ya existen móviles que se pueden doblar. Hay muchas líneas de investigación abiertas relacionada con sensores de productos químicos, de radiación (como los que se usan en los aeropuertos de seguridad), en células fotovoltaicas, etc. Desde luego, el grafeno se utiliza ya en la siempre pionera industria aeroespacial y la propia industria de la automoción está pensando en usarlo para recubrimientos para fabricar baterías que se carguen antes y duren más. 

En definitiva, estamos ante un material que cambiará el futuro de la humanidad. 

Existe un corolario a esta entrada. Desde el principio, cuando los científicos de la universidad de Manchester aislaron láminas de grafeno ofrecieron a todo aquel que quisiera hacer experimentos con grafeno la posibilidad de visitar su laboratorio. En poco tiempo, enseñaban a esas personas cómo hacer muestras y les regalaban una caja entera. 

Sin duda, esto hizo que el grafeno arrancara muy deprisa. Sus experimentos se reprodujeron enseguida en otros laboratorios, lo que confirió seriedad a su descubrimiento. A los dos años del descubrimiento todos los grandes centros de investigación en Estados Unidos estaban haciendo experimentos con grafeno. 

La actitud siempre es algo fundamental en el mundo de la creatividad (y también la mentalidad de abundancia).

No hay comentarios: