26 de diciembre de 2016
Ciencia

"Las posibilidades del grafeno son únicas y espectaculares"

"Existen ya pantallas enrollables de móviles, pero faltan los otros elementos", afirma Francisco Guinea

26.12.2016 | 01:47
"Las posibilidades del grafeno son únicas y espectaculares"

Una especie de membrana de carbono transparente tan flexible, ligera y resistente que puede soportar a un gato aunque su propio peso sea inferior al de uno de los bigotes del felino revoluciona la microelectrónica, que ya diseña con ese material baterías para coches, pantallas para móviles, periódicos enrollables capaces de actualizarse al momento y hasta esqueletos en los que injertar células madre. Se trata del grafeno, las migas que dejan en el papel los lápices al escribir. Las enormes posibilidades de esa lámina de un solo átomo de grosor constituyen uno de los grandes retos de los investigadores en lo que llevamos de siglo. "El grafeno, carbono, flexible y compatible con cualquier sustancia biológica, tiene aplicaciones tanto para la alta como la baja tecnología; nunca he visto cosa igual", elogia con total convencimiento Francisco Guinea, uno de los grandes expertos mundiales en esta materia, investigador del Instituto Madrileño de Estudios Avanzados en Nanociencia y miembro del Consejo Científico Asesor de la iniciativa FET Flagship de la Unión Europea que promueve con 1.000 millones de euros una ambiciosa investigación de este revolucionario material cuyo descubrimiento les valió a Andrei Geim y a Konstantin Novoselov, de la Universidad de Manchester, recibir el premio Nobel de Física en 2010, de quienes el científico español es un estrecho colaborador. Estamos ante un descubrimiento grandioso, en cuyo desarrollo la industria europea y española juegan un papel muy destacado.

Señor Guinea, ¿cómo llegó usted al grafeno?

Yo ya trabajaba con materiales similares, uno de ellos, muy común, es el grafito, con el que se hacen las minas de los lápices y otro está formado por unos compuestos que se descubrieron en el espacio exterior que se llaman fullerenos. Son como láminas de grafeno, pero esféricos.

¿Por qué le pareció tan interesante volcarse en ese descubrimiento?

El descubrimiento del grafeno es de esas cosas que ocurren una vez cada muchos años en la ciencia y un reto interesantísimo para todos los que nos dedicamos a la investigación. Me puse pronto a estudiarlo y vi las posibilidades que este descubrimiento abría.

¿Qué posibilidades?

Tiene unas propiedades únicas y muy espectaculares. Es un material muy ligero, muy resistente y conduce muy bien la electricidad.

Dice usted que nunca ha visto nada parecido al grafeno y que nos va a cambiar la vida. ¿Me lo explica por favor?

Ha habido descubrimientos grandiosos como el láser o el transistor. Se han descubierto también materiales como el plástico, pero el grafeno va más allá en su aplicación en ámbitos de microelectrónica. También tendrá mucha repercusión en la construcción de baterías para automóviles y otro tipo de aparatos. Puede servir también como forro al ser resistente y muy ligero. El grafeno tiene aplicaciones tanto para la alta como para la baja tecnología.

¿Qué resultados arroja ya el programa que la UE financia con 1.000 millones de euros en diez años y de cuyo comité científico usted forma parte junto con cuatro premios Nobel?

El programa arrancó ya y hay muchos grupos implicados. Están vinculadas la alta investigación europea y muchas compañías. Buena parte de los avances mundiales en el grafeno son europeos.

¿Qué experimentos hacen en este comité?

Se ha avanzado sobre todo en el descubrimiento de otro tipo de materiales que son casi tan resistentes como el grafeno. Unos son superconductores y otros semiconductores. Trabajamos ya con otro tipo de materiales bidimensionales y no sólo con el grafeno.

¿Puede existir una lámina de carbono de un solo átomo de grosor?

Lo más inesperado del grafeno es que se pueden combinar los átomos haciéndose láminas cada vez más estrechas. Se creía que existían limitaciones a cuán estrechas podían ser esas láminas y vemos con el grafeno que pueden ser estrechísimas y de gran resistencia. Nadie sabe lo que es el radio de un átomo, así que es tan estrecha que ni siquiera se puede definir la anchura de esa lámina. El grafeno no tiene una definición absoluta de sus dimensiones.

¿Cómo algo que ni siquiera se llega a ver por su delgadez podría soportar el balanceo de un perro o un gato?

Una lámina de grafeno de un metro cuadrado resistiría el peso de un gato con la salvedad de que sería transparente y además pesaría menos que uno solo de los bigotes del gato. Y es cierto. No se ha hecho aún el experimento porque no se tienen láminas de esa dimensión.

¿Cómo se les ocurrió a Andrei Geim y a Konstantin Novoselov, premios Nobel en 2010, ponerse a trabajar con la primera capa de grafeno?

Son gente muy trabajadora, creativa e imaginativa. Ellos son expertos en materiales para microelectrónica. Se les ocurrió que a lo mejor el grafito podía dar mucho de sí porque se descompone en láminas muy fácilmente. Así empezaron a medir hasta qué punto podían ir exfoliando el grafito para hacer láminas cada vez más estrechas.

¿Qué descubrieron estos científicos en 2003?

Con todos estos experimentos llegaron al grafeno tras romper el grafito en partes más pequeñas. Esa ruptura se hace con cinta adhesiva. Las más estrechas que lograron tenían sólo un átomo de espesor. Luego vieron que eran láminas muy resistentes y que conducían muy bien la electricidad.

¿Cómo se mueven los electrones en su interior y qué tiene eso de positivo?

Se parecen mucho a las partículas fundamentales porque los electrones en el grafito se mueven como si no tuvieran masa. Conduce, además, muy bien el calor y la electricidad. El grafeno es excelente para fabricar baterías y almacenar iones. Es, además, un material limpio y puro. Es mejor que el cobre o la plata para la conducción de la electricidad.

Hábleme, por favor, de los resultados de la colaboración de ustedes con Geim y Nooselov.

Es un grupo de la Universidad de Manchester muy abierto a nuevas ideas. Ellos son físicos experimentales, desarrollan y miden el material, y yo hago modelos para explicar el comportamiento de este material. Nos complementamos muy bien.

¿Cuál es la relación entre el material de las minas de los lápices y el grafeno?

Si se rompe la mina del lápiz mucho se produce grafeno y de hecho, al escribir con un lápiz se fabrica grafeno. Lo raro es que nadie antes se había parado a investigar qué era lo que quedaba en el papel cuando se escribía.

¿Tiene sólo dos dimensiones por su extrema delgadez?

Sí, pero se puede doblar y se puede torcer. Es una membrana que admite muchas formas.

¿Cómo puede ser más resistente que el acero o el diamante?

El grafeno es un elemento formado por carbono puro y el carbono forma unos enlaces químicos con otros átomos del propio carbono muy fuertes.

¿Existen ya móviles de grafeno enrollables?

Existen pantallas enrollables, pero falta fabricar el resto de los elementos de un móvil. El problema es que para la pantalla sólo se necesita grafeno, pero para el resto del móvil hacen falta otros materiales.

¿Habrá también periódicos desplegables permanentemente actualizados?

-Ése sería el mismo principio que el anterior: tener una pantalla que se puede doblar, pero que al ser de un material que conduce la luz y tiene píxeles admite cargar información actualizada.

¿Cuál es la aplicación del grafeno que más expectativas está creando por su utilidad social?

-Las baterías, porque hay una demanda cada vez mayor de ellas para los coches eléctricos. Esa batería almacenaría grandes cantidades de electricidad a largo plazo y produciría descargas de energía muy potentes en un breve espacio de tiempo.

¿Cómo puede ser utilizado para que crezcan los órganos artificiales en células madre?

Se construiría una especie de esqueleto o andamio. El grafeno es carbono, flexible y compatible con cualquier sustancia biológica. Se le puede dar la forma de un órgano para que las células tengan la facilidad de crecer dentro de ese andamio.

¿Qué implicación está teniendo España en la investigación de este material?

España va muy bien dentro de las limitaciones lógicas de la crisis que aún estamos sufriendo. Hay muchas empresas que fabrican grafeno y exportan por todo el mundo. La participación de la industria española en este consorcio europeo es muy im

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