A propósito de que la Fundación Nobel (premios de los que ya saben soy seguidora) informara la fecha cuando anunciarán los laureados de este año, me llegó a la mente uno de los premios que más me ha gustado en los últimos años: el otorgado en el 2010 a los físicos Kosya Novoselov y Andrey Geim, «por su descubrimiento revolucionario del grafeno, y la elucidación de sus notables propiedades» y aunque fue un Premio Nobel de Física, el descubrimiento realizado por estos son sus interesantes propiedades químicas, las que lo envuelven en un velo de interesante misterio.

A ver, pero háblame más del grafeno: ¿qué es?, ¿dónde se encuentra?, ¿cómo se extrae?, ¿para qué sirve?… Sí, sé que tienen muchas preguntas al respecto. Pero vayamos por parte.

Primero, el grafeno es una forma alotrópica del carbono, o sea, una de las formas en la que se presenta el carbono. Está compuesto por millares de átomos de carbón, ordenados con un particular patrón, lo que lo diferencia de todos los materiales conocidos. Su composición es igual a la del diamante o la del grafito, solo que el primero es tridimensional y el segundo es el mismo carbono pero dispuestos en capas.

Segundo, al ser el grafeno un material intrínsecamente bidimensional (sus electrones, diferentes a los demás materiales, solo pueden moverse en un plano), podemos imaginarlo como una hoja de papel bond, con la que antes se escribían cartas de amor; y al grafito como una resma de ese papel. Entonces, una de las fuentes más fácil de obtenerlo es del grafito.

Tercero, hay múltiples formas de extraer grafeno; la más sencilla y famosa es a través de «la exfoliación del grafito con una cinta Scoth», si, con la que llamamos «teipi» (tape). En el párrafo anterior decíamos que el grafeno era una hoja de papel, y que el grafito era como una resma de grafeno, entonces, es lógico que este se obtenga separando esas hojas.

Pero ¿me creerían si les digo que el proceso más famoso y eficiente hasta ahora para obtener grafeno se descubrió por pura chepa? Pues sí, el procedimiento rutinario para limpiar la superficie de cristales de grafitos en el laboratorio de Geim fue lo que dio origen a una manera fácil y mecánica de obtener grafeno. Consistía en remover a la fuerza el grafito de los cristales con un teipi.

Un buen día, a Novesolov se le ocurrió revisar estos teipis en vez de botarlos y fue cuando descubrió pegadas a este, láminas de grafeno de diferente grosor y que podían, después de repetir varias veces el procedimiento, quedarse con el santo grial de la química: una lámina de grafeno.

Este método permitió obtener láminas de grafeno de alta calidad (sin defectos), los cuales sirvieron para hacer estudios fundamentales y evidenciar las propiedades inusuales que posee el grafeno y, de paso, les hizo merecedores del Premio Nobel de Física 2010 a estos dos señores.

Cabe destacar que varios grupos de investigación buscaban (y siguen buscando) la manera de obtener capas individuales de grafito (grafeno), siendo la más usada hasta ese momento la de marcar caras estructurales de una superficie de silicio, colocando un cristal de grafito en la punta de un microscopio de fuerza atómica.

Y cuarto, el principal atractivo del grafeno es que es muy buen conductor de la electricidad y el calor, lo que lo hace muy útil para la alta tecnología.

Imaginémonos nuestro computador, que necesita un material que conduzca muy bien la electricidad pero que a su vez no se caliente mucho, pues… ¡taráááááán! ¡Tenemos grafeno! Otras propiedades, que van desde ser unas 200 veces más resistentes que el acero, similar a la firmeza del diamante, pero más ligero que ambos.

Imaginemos esas propiedades utilizadas en la construcción del fuselaje de aviones y naves espaciales, significaría un gran ahorro en el uso de combustible. Conductor térmico y eléctrico, aun mayor que los metales que conocemos, el aspecto transparente, ligereza, su capacidad para identificar las fugas de gases, alta elasticidad y su capacidad de producir energía eléctrica usando la solar, entre otras características, han hecho que no solo la comunidad científica esté fascina con este revolucionario material, sino también las diferentes industrias, que lo ven como una apuesta limpia, económica y que puede aportar grandes soluciones a problemas como el acceso al agua potable y la producción de engría limpia. Incluso, existen métodos que convierten un gas dañino (como el hidrocarburo) en grafeno, dando un doble beneficio a la sociedad, a la vez que se obtienen grandes cantidades de grafeno, se contribuye con el cuidado del medioambiente.

En nuestro país, no conozco líneas de investigación en universidades dedicadas a este material, pero sí a la línea de los carbonos, y en junio del 2019, mediante una publicación en la afamada revista Carbón, dieron a conocer los resultados de una investigación que evidenciaba el descubrimiento: la quinta forma nanomaterial del carbono, a la cual llamaron «diamano», que, según los investigadores, presenta alto potencial tecnológico con aplicaciones en la salud, la electrónica, etc.

La curiosidad de estos dos científicos al analizar esta delgada capa bilateral de carbono que quedaba en la cinta adhesiva es lo que nos llevará a una nueva era tecnológica que impactará desde nuevas formas de iluminación (sustitución de las bombillas), pantallas flexibles para celulares, hasta filtros para purificar el agua; es decir, las grandes plantas desalinizadoras se reinventaran, la obtención de metano, incluso para consumo humano, y para la producción de energía limpia, entre muchos otros usos que aún están en investigación.

Entonces, si el grafeno tiene todas esas interesantes propiedades, ¿por qué es el material del futuro y no del presente? La respuesta es simple: porque aún no se descubre una forma de producirlo en masa y relativamente fácil, lo que mantiene abierta muchas líneas de investigación para ello. Aun así, cómo pasa cada vez que descubrimos un nuevo material, sabemos que en el corto plazo el grafeno seguirá cambiando el mundo.

Por Kimberly Taveras D.