Grafeno: El "material milagroso" del siglo XXI

El Premio Nobel de Física de 2010 fue concedido a los científicos de origen ruso Andre Geim y Konstantin Novoselov, actualmente investigadores en la Universidad de Manchester, por sus "revolucionarios descubrimientos sobre el material bidimensional grafeno". Creo que fue la primera vez que yo oía hablar de este material. Sin embargo, el aluvión de artículos y citaciones que vinieron a continuación, han hecho que hablar hoy de grafeno sea abrir la puerta a una imaginación desbordada sobre sus posibles y revolucionarias aplicaciones en un futuro más o menos cercano. Vamos por partes.

Estructura del grafeno

En términos científicos, el grafeno es una alotropía (algo así como una variedad estructural) del carbono, como también lo son el grafito, el diamante y los fullerenos. La gracia estriba en que su estructura son hojas planas de 1 átomo de grosor en un teselado hexagonal parecido a un panal de abeja (ver foto).

En 1 mm de espesor habría 3 millones de láminas de grafeno. 

Y que, por tener esa estructura, presenta unas propiedades extraordinarias:

- Alta conductividad térmica y eléctrica
- Alta elasticidad y dureza
- Resistencia (200 veces mayor que el acero)
- Más ligero que la fibra de carbono, pero más flexible
- Consume menos electricidad, para una misma tarea, que el silicio
- Es casi completamente transparente, y muy denso

Conocido y descrito desde la década de 1930, no fue, sin embargo, aislado hasta 2004, cuando los dos científicos posteriormente galardonados con el Premio Nobel lo hicieron utilizando una cinta de cello sobre una barra de grafito (procedimiento que, de tan sencillo, parece de chiste, pero que fue real y que ha pasado a los anales de la Ciencia como la "Scotch tape technique").

Las propiedades citadas hacen del grafeno un magnífico candidato para dos campos de aplicación:

Pantalla flexible

1) Pantallas planas flexibles

¿Y qué tenemos hoy con pantallas planas? Televisiones, Monitores, PC´s, Tablets, Notebooks, Lectores de e-books, Relojes digitales,... casi todo.

En este vídeo tenemos una visión muy realista de posibles aplicaciones:

http://www.youtube.com/watch?v=-YbS-YyvCl4

Hay quien se atreve a decir que estas pantallas flexibles serán la puntilla definitiva para las publicaciones en papel: periódicos, revistas, libros,...

Samsung ya ha anunciado una pantalla flexible de 25" y está próxima a lanzar un teléfono móvil con pantalla de grafeno. La empresa coreana parece haber apostado fuerte por este material.

Papel flexible de grafeno

2) Chips de ordenador

Aquí la apuesta es si algún día hablaremos del "Graphene Valley" en términos similares a lo que ha sido el "Silicon Valley" californiano. Hay argumentos a favor y algunas objeciones.

A favor, los hechos: IBM ya ha desarrollado un transistor de grafeno de 150 GHz (el equivalente en silicio daría únicamente 40 GHz, la cuarta parte).

En contra, una propiedad "incómoda" del grafeno, que es que no puede dejar de conducir electricidad, vamos, que no se puede "apagar".

Dice el físico holandés Walt De Heer: "el grafeno nunca reemplazará al silicio... simplemente hará algunas cosas que el silicio no puede hacer. Es como los barcos y los aviones. Los aviones nunca reemplazaron a los barcos". Es verdad, pero si la comparación es acertada, convendría ir invirtiendo en empresas que apuesten por el grafeno.

Hay otras posibles aplicaciones más "esotéricas":

- Polvo de grafeno: Añadido a los neumáticos de coches y aviones los haría mucho más resistentes.

- Membranas de óxido de grafeno: Son impermeables al aire y a cualquier gas, incluido el helio. Sin embargo, son permeables al vapor de agua (lo he tratado de entender, pero no he sido capaz). Lo cual abriría nuevas posibilidades a los procesos de destilación de bebidas alcohólicas.

- Antibacteriano: Parece que el grafeno "mata" a ciertas bacterias (tampoco he entendido cómo). Entre ellas a la E.coli, la de las contaminaciones alimentarias. Se podrían desarrollar envases y envoltorios que mantuviesen a los alimentos frescos más tiempo.

Pero, incluso Geim, uno de los premiados advierte: "Tendrá muchas aplicaciones, pero las más obvias, como los chips y las pantallas, pueden acabar siendo un fiasco, mientras que otras que hoy no son importantes pueden ser verdaderas minas de oro. El problema es que no sé cuáles triunfarán. Sólo puedo predecir con exactitud el pasado".

No cabe duda de que habrá que estar atentos a los avances que se vayan produciendo con el grafeno. Permanezcan atentos a sus pantallas (flexibles).

Los Premios Nobel Novoselov y Geim, atrapados en la red del grafeno

p.s.: Esta misma semana he conocido la publicación en el blog de Xavier Ferràs, Innovación 6.0, de una entrada sobre el grafeno, con bastantes coincidencias con lo que yo tenía escrito. Como no conozco a Xavier, ni creo que él me conozca a mi, habrá que explorar el estado actual de los fenómenos de "invención simultánea" y/o telepatía, porque "haberlas, haylas"...