Grafeno, 'el material milagroso’, está un paso más cerca de su uso comercial

Por Euan McKirdy

(CNN) — Nadie esperaba que el humilde lápiz iniciaría una revolución. Pero, al desprender el grafito del lápiz en capas de un átomo de grosor usando cinta adhesiva regular, dos científicos de origen ruso, Andre Geim y Konstantin Novoselov, ganaron el Premio Nobel en el 2010. Con el mismo, se desencadenó el inicio de un material que podría cambiar el mundo.

No es ninguna exageración decir que el grafeno, la sustancia que los dos científicos -conjuntamente con otros- descubrieron en el 2004, es un material milagroso. Ahora, un laboratorio de investigación de Corea pudo haber dado el salto de lo teórico a lo práctico con el desarrollo de una nueva forma de sintetizarla, potencialmente en una escala comercial.

La sustancia, "el perfecto entramado atómico", cuenta con una serie de propiedades altamente atractivas, lo que significa que tiene el potencial para ser utilizada en innumerables industrias, y para una amplia gama de propósitos.

Propiedades atractivas

Además de ser súper resistente, 20 veces más resistente que el diamante, 200 más resistente que el acero y seis veces más ligero, también es notablemente conductor, tanto eléctrica como térmicamente.

Si eso no fuera suficiente, también es casi perfectamente transparente, impermeable al gas, y sus propiedades, dicen los científicos, pueden alterarse con facilidad.

El grafeno es una forma, una forma alotrópica, del carbono, la sustancia más abundante en el universo y la base de la vida en la tierra. Los alótropos de carbono más conocidos incluyen a los diamantes y al grafito. Lo que lo hace único es su delgadez, con tan solo un átomo de espesor es tan bueno como el bidimensional. Su flexibilidad significa que potencialmente podría ser utilizado para dispositivos flexibles o portátiles.

"El grafeno tiene un gran potencial, sobre todo en cuanto a las aplicaciones industriales para los dispositivos ópticos y electrónicos", dice Ping Sheng, profesor de Nanociencia de la Universidad de Hong Kong de Ciencia y Tecnología.

"La advertencia es realmente en la calidad del grafeno que puede ser producido a gran escala... Si pueden superar eso, entonces será un gran avance".

Otro subproducto de su notable delgadez es su bajo peso. Podría ser utilizado para crear componentes ultraligeros para, por ejemplo, la industria de la aviación, lo que reduce drásticamente el peso de los aviones y, por lo tanto, mejora significativamente la eficiencia del combustible, sin comprometer la resistencia o la integridad.

La sustancia es tan versátil que incluso ha sido promocionada como el futuro de los condones. El año pasado, la Fundación Bill y Melinda Gates otorgó una subvención de 100.000 dólares para financiar el desarrollo de los profilácticos de grafeno.

Desventajas

En la actualidad, sus limitaciones incluyen el hecho que su conductividad no puede ser "apagada", lo que significa que como un semiconductor es inútil, aunque los investigadores están experimentando con la sustancia para encontrar una forma de evitar este problema. Una posible solución podría ser construir interruptores artificiales en la sustancia, permitiendo que los circuitos sean abiertos y cerrados, o alterar sus propiedades con el uso de productos químicos.

Sin embargo, si esta deficiencia puede ser superada, el grafeno podría ser utilizado en una amplia gama de dispositivos como un reemplazo súper rápido para los transistores de silicio, los cuales ya están llegando a su capacidad. El grafeno tiene cien veces la movilidad de los electrones de silicio.

Otra limitación se relaciona con su producción, actualmente solo puede ser sintetizado en pequeños cristales. Aunque esto es suficiente para que los investigadores prueben sus propiedades y comprendan los beneficios tentadores de la materia, no es suficiente para producirlo para uso comercial masivo. Pero con el anuncio hecho la semana pasada, todo esto podría cambiar.

Financiamiento del sector público y privado

Los gobiernos y el sector privado están explorando activamente el potencial de la sustancia, con la asignación por parte de la UE de mil millones de euros (1.300 millones de dólares) entre 2013 y 2023, financiando la investigación que podría potencialmente transformar una amplia gama de sectores, incluyendo la electrónica, la energía, la salud y construcción.

El Instituto Avanzado de Tecnología de Samsung anunció la semana pasada que había desarrollado "un método de síntesis innovador" para la producción de grafeno, y las esperanzas son que esto va a allanar el camino para la comercialización del material. Los resultados fueron publicados en la revista Science.

Samsung ve al grafeno como el "material perfecto" para el dispositivo de próxima generación y el avance podría tener enormes implicaciones para su producción comercial.

"Este es uno de los avances más significativos en la investigación de grafeno de la historia", dijeron los investigadores en un comunicado publicado por la empresa. "Esperamos que este descubrimiento pueda acelerar la comercialización de grafeno, que podría abrir la próxima era de la tecnología de la electrónica de consumo".

En asociación con la Universidad de Sungkyunkwan, el Instituto ha sido pionero en el desarrollo a gran escala de planchas de grafeno en un solo cristal. Anteriormente, las pequeñas partículas de grafeno habían sido combinadas para formar grafenos de un área grande, pero el proceso disminuyó tanto la eficacia mecánica como la eléctrica de la sustancia.

La conductividad de este material haría que cargar un dispositivo se realice en cuestión de segundos, y su resistencia, durabilidad y flexibilidad permitiría a Samsung verdaderamente innovar con toda una gama de nuevos dispositivos y formas de interactuar con la tecnología.

No se ha revelado si Samsung planea hacer público el método de síntesis de gran avance, una medida que podría acelerar rápidamente la adopción de grafeno en el uso diario.

Sin embargo, Sheng piensa que no pasará mucho tiempo antes que el proceso se encuentre ampliamente disponible. "Yo no creo que puedan mantenerlo patentado por mucho tiempo, incluso si quisieran... Esto hará que muchas fábricas en todo el mundo empiecen a hacer lo mismo".