Grafeno: Así es el material de las mil maravillas

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Formado por un entramado hexagonal de átomos de carbono, el grafeno centra los trabajos de investigación de científicos de medio mundo. Os explicamos por qué.

Alotropía de carbono. Teselado hexagonal plano compuesto por átomos de carbono y enlaces covalentes. Hidrocarburo aromático policíclico de anillos con sólo seis átomos de carbono. Perfecto entramado atómico. Monocapa de átomos empaquetados en una estructura de panal de abeja. Material bidimensional de un sólo átomo de grosor. Primer material cristalino en dos dimensiones. Material maravilla o del futuro. De todas estas maneras definen los estudiosos al grafeno, un material que ciertamente está maravillando a la comunidad internacional y que acapara tanto investigaciones en laboratorios de medio mundo como titulares en publicaciones del otro medio.

En 2010, por ejemplo, la pareja de rusos Andre Geim y Konstantin Novoselov fueron galardonados por la Real Academia de las Ciencias de Suecia con el premio Nobel por sus revolucionarios descubrimientos que demostraron “que el carbono en una forma tan plana tiene propiedades excepcionales que se producen en el interesante mundo de la física cuántica”. Y es que justo cuando se creía que sus láminas no se podían gestar de manera aislada, estos científicos sorprendieron a propios y extraños sustentando con pruebas empíricas lo contrario. Y explicando, además, que las propiedades de cada una de estas piezas individuales eran tremendamente estables.

Más fino, más denso, más fuerte

Imagen: Nobel Media
Imagen: Nobel Media

¿Por qué se caracteriza el grafeno? Por tener la apariencia de una telilla transparente que es, al mismo tiempo, flexible como la goma y resistente como el acero… o más. De hecho, está considerado el material más fino del mundo (tiene un sólo átomo de grosor), el más fuerte (al menos 200 veces más indemne a la rotura que el susodicho acero) y uno de los más densos o impermeable (ni los átomos de gas más pequeños conocidos, los del helio, pueden atravesar sus paredes). Tres cualidades a las que hay que sumar su condición de avanzado conductor de la electricidad y del calor, con grado de acierto mejorado respecto al silicio y el cobre, respectivamente. También soporta las altas temperaturas con mayor maestría que el diamante, lo que permite prescindir de los aceleradores de partículas kilométricos a la hora de realizar ciertos experimentos. Y, en última instancia, reacciona químicamente con otras sustancias para formar compuestos que presenten propiedades extras.

Buena parte de estas bondades se descubrieron experimentado con un lápiz. Esto es así porque el grafito con el que escriben las minas no es más que un apilamiento de láminas de carbono. De modo que aplicando el método de la exfoliación mecánica, pasando una cinta adhesiva por la punta de un lapicero y recogiendo las muestras arrancadas para analizarlas bajo un microscopio, se ha podido desvelar su hasta ahora misteriosa configuración. O detalles tan sorprendentes como que este material se puede estirar hasta una décima parte de su tamaño normal con carácter reversible y sin deformaciones, cuando el resto de sólidos admite tan sólo un 3% de media. El motivo es tan simple como que su superficie apenas presenta defectos o impurezas.

Investigaciones “made in Spain”

Y su potencial tan apabullante que, durante el último año, las investigaciones relacionadas con este material de las mil maravillas se han intensificado. Los avances atrapados en tan poco periodo de tiempo son asombrosos, especialmente si se tiene en cuenta que la existencia del grafeno se conoce desde el siglo pasado. El enlace químico y su estructura se describieron durante los años 30, mientras que la estructura de bandas electrónica fue calculada a punto de entrar en la década de los 50. Por su parte, y tras haber sido intercambiada hasta la saciedad con el término monocapa de grafito, la palabra grafeno fue adoptada en 1994 como denominación oficial.

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