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La revolución del grafeno ya está aquí

 

 


Es uno de los materiales más finos, flexibles, fuertes y con mayor conductividad que existen. Aunque su estructura se describió hace más de ochenta años, fue aislado por primera vez en 2004 y en él descansa una buena parte del futuro de las sociedades tecnológicas, ya que sus aplicaciones potenciales son enormes. Ahora, y por primera vez, uno de sus descubridores, Kostya Novoselov, (el otro fue Andre Geim y ambos recibieron por ello el Nobel de Física en 2010), traza en la revista Nature una "hoja de ruta del grafeno". O lo que es lo mismo, explica cómo este material bidimensional va a cambiar por completo nuestras vidas.



En su artículo Novoselov explica que el grafeno tiene, por ejemplo, el potencial suficiente para revolucionar (de nuevo) la industria de la telefonía móvil, las telecomunicaciones o la fabricación de chips, pero también para redefinir la forma de elaborar fármacos contra el cáncer.

Uno de los cambios más inmediatos será el de las pantallas táctiles, tan de moda en tablets y smartphones durante los últimos años. Y todo gracias a que posee una extraordinaria flexibilidad mecánica y una resistencia química sin igual, muy superior a la de los materiales que se usan en la actualidad. Según los autores, las primeras pantallas táctiles de grafeno verán la luz en un plazo que va de los tres a los cinco años. 

Pero ese será solo el primer paso. De hecho, el grafeno abrirá toda una nueva era de "dispositivos flexibles". Una revolución tecnológica comparable a la que supuso el paso de las lámparas a los transistores, o de éstos a los circuitos electrónicos. En algo más de una década, los dispositivos electrónicos ya no serán rígidos, como sucede con los actuales, sino elásticos, lo cual les permitirá cambiar de configuración (de forma) y también de funciones según las necesidades de cada momento.

Por ejemplo, el teléfono móvil (o, mejor dicho, dispositivo personal de comunicaciones) del futuro cercano podría ser una especie de lámina de plástico transparente, flexible y desplegable, de forma que podamos, a voluntad, llevarla en el bolsillo o desplegarla varias veces hasta que tenga el tamaño estandar de la pantalla de un ordenador. Cada usuario elegirá si quiere utilizar su dispositivo para habar por teléfono, para ver una película, para trabajar o para compartir documentos con sus contactos. 

En este camino, Novoselov cree los primeros prototipos de "papel electrónico" estarán disponibles en 2015, inaugurando toda una revolución en el campo de la electrónica.

Sin embargo, la capacidad de predecir las fechas de llegada de las diferentes aplicaciones del grafeno tiene sus límites. Y depende, entre otras cosas, de la calidad del grafeno que sería necesaria para convertirlas en realidad. Por ejemplo, los investigadores estiman que el desarrollo de redes de comunicaciones inalámbricas ultraveloces, o de dispositivos ultraprecisos de diagnóstico médico por imagen podrían no estar disponibles hasta finales de la década de 2020, mientras que para los nuevos fármacos contra el cáncer, o la sustitución completa del silicio (por grafeno) habría que esperar hasta 2030.

La razón es que los procedimientos para obtener grafeno son, hoy por hoy, muy complejos. Y se complican más cuanto mayores sean las exigencias de calidad para el nuevo material. En su artículo, los autores también detallan los diferentes métodos actuales de producción del grafeno, mucho mejores de los que ellos mismos utilizaron en 2004. Cada uno de estos métodos produce variedades de grafeno con potenciales diferentes, que van desde la fabricación delos citados "dispositivos flexibles" a las "super baterías", los cristales inteligentes o los escudos electromagnéticos.

En palabras del Novoselov, "el grafeno tiene el potencial de revolucionar muchos aspectos de nuestra vida al mismo tiempo. Algunas aplicaciones podrían aparecer en los próximos años, mientras que otras necesitan aún de muchos años de duro trabajo. Las diferentes aplicaciones requieres diferentes calidades de grafeno y las que usan la calidad más baja serán las primeras en aparecer, seguramente en los próximos años, mientras que las que necesiten las calidades mayores pueden tardar aún décadas".

Sin embargo, y dado que en los últimos año el desarrollo del grafeno (tanto en su fabricación como en sus aplicaciones) ha sido explosivo, "las expectativas con rrspecto al grafeno no dejan de crecer rápidamente".

Para Novoselov, "el grafeno es un cristal único, en el sentido de que, por sí solo, ha usurpado un buen número de propiedades superiores, tanto mecánicas como electrónicas. Lo cual sugiere que se presta plenamente al desarrollo de nuevas aplicaciones, desarrolladas específicamente para este material, en lugar de utilizarlo como sustituto de otros materiales en aplicaciones ya existentes".

"Una cosa es cierta -afirma el investigador- y es que científicos e ingenieros continúan buceando en las posibilidades que ofrece el grafeno y, en ese camino, nacerán muchas más ideas para nuevas aplicaciones".

Por su parte, Volodya Falko, de la Universidad de Lancaster y coautor del estudio (en el que han colaborado también empresas como Texas Instruments, AstraZeneca, BASF o Samsung), sostiene que "con nuestro trabajo, intentamos estimular el conocimiento de ingenieros, innovadores y emprendedores sobre el enorme potencial del grafeno para mejorar las tecnologías existentes y generar nuevos productos".

Grafeno, el material "mágico"

El grafeno es una forma alotrópica del carbono, bidimensional y constituído por una única capa generalmente de celdas hexagonales. Fue descubierto en la década de los 30 del pasado siglo pero se le prestó muy poca atención, ya que se pensaba que era térmicamente inestable. Sin embargo, en 2004 Kostya Novoselov y Andre Geim consiguieron aislarlo a temperatura ambiente. Entre sus muchas cualidades, destacan su flexibilidad, transparencia, elasticidad, dureza (200 veces más que el acero), ligereza (como la fibra de carbono, aunque mucho más flexible) y conductividad (tanto eléctrica como térmica). Además, se calienta mucho menos que otros materiales al transmitir electrones y consume mucho menos (a igualdad de tareas) que el silicio.