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.

En verano de 2010, IBM daba el pistoletazo de salida de los grandes anuncios al presentar el primer circuito fabricado por entero a partir de láminas de grafeno, luciendo dimensiones más reducidas que la cabeza de un alfiler y capaz de funcionar como un mezclador de radiofrecuencia de banda ancha a 10.000 millones de ciclos por segundo y estabilidad termal de hasta 125º Celsius. En septiembre de ese mismo año, una colaboración entre las Universidades de Manchester y Cambridge alcanzó la conclusión de que el grafeno puede multiplicar por cien la velocidad del Internet actual, al mezclarlo con una serie de nanoestructuras plasmónicas y mejorar notablemente sus capacidades para la absorción de la luz. Y en noviembre otro grupo de científicos británicos sustituía las nanopartículas de metal típicas de los procesos de chorro de tinta por un líquido basado en este revolucionario componente, con el resultado final de elevar la rapidez y estabilidad de la electrónica imprimible.

Pero eso no es todo. Hace tan sólo unos días se conocía la noticia de que los investigadores del Instituto de Química Física de la Academia Polaca de Ciencias junto con sus colegas del Instituto de Investigación Interdisciplinaria de Lille han logrado fabricar piezas de grafeno con un espesor máximo de 300 nanómetros y bajo coste, con el simple uso de un limpiador ultrasónico. Y la comunidad española también se está poniendo las pilas. Desde el departamento de Física de la Materia Condensada de la Universidad Autónoma de la capital se han desmarcado de la descomposición térmica de hidrocarburo sobre superficies metálicas para hacer crecer grafeno sobre cristales de oro, que a su vez sobresale por la elevada movilidad de sus electrones. Por su parte, el Instituto de Química-Física Rocasolano de Madrid, el de Ciencias Fotónicas de Barcelona y el nanoGUNE de San Sebastián han trabajado juntos hasta atrapar y manipular luz guiada a escala nanométrica utilizando este material.

¿Para qué se puede usar?

En la práctica todo este cóctel de propiedades eléctricas, ópticas, mecánicas y térmicas significa que en un futuro, no demasiado lejano se podría jubilar al silicio en la construcción de circuitos integrados. O reducir costes, mantener a raya el calor y aumentar la eficiencia energética de productos electrónicos tan de moda y tan necesarios para los usuarios de hoy en día como los smartphones. Mejorar el funcionamiento de distintos dispositivos inalámbricos con soporte para la transferencia de clips de vídeo, entre otras aplicaciones, en cuestión de segundos y en conexiones de banda ancha. Alargar la vida de las baterías. Acelerar la maquinaria interna de los ordenadores con procesadores de calibre cuántico. Desarrollar rayos X para operaciones militares con menores niveles de radiación. Engendrar una nueva generación de nanosensores para los campos de la medicina y la biodetección. Alumbrar células solares. Plegar pantallas de alta definición. Y así hasta un largo etcétera en un campo que se enfrenta al apremiante reto de la miniaturización.

El ataque de la molibdenita

Uno de los desafíos más importantes a los que se enfrenta el grafeno, mientras tanto, es la producción a gran escala. En esta carrera ya hay alternativas que intentarán hacerle sombra, como la molibdenita. Este competidor está siendo estudiado en el Instituto Federal Suizo de Tecnología de Lausanne con resultados satisfactorios hasta la fecha. ¿Sus ases en la manga? Permite reproducir componentes electrónicos realmente pequeños, resuelve problemas como la oxidación de las piezas, la pérdida de energía y la inestabilidad de rendimiento en los dispositivos, y además posee una banda de resistividad que le concede la capacidad innata de conducir corriente a veces… y otras veces no.

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