Si ha estado cerca de una revista científica durante la última década, se habrá encontrado con algún tipo de superlativo sobre el grafeno, el material maravilloso bidimensional que promete transformar todo, desde la informática hasta la biomedicina.
Hay mucha publicidad sobre las aplicaciones del grafeno, gracias a un puñado de propiedades notables. Es 1 millón de veces más delgado que un cabello humano, pero 200 veces más fuerte que el acero. Es flexible pero puede actuar como una barrera perfecta y es un excelente conductor de electricidad. Ponga todo eso junto y tendrá un material con una multitud de aplicaciones potencialmente revolucionarias.
¿Qué es el grafeno?
El grafeno es carbono, pero en una red en forma de panal de un átomo de espesor. Si vuelve a sus antiguas lecciones de química, recordará que los materiales compuestos completamente de carbono pueden tener propiedades drásticamente diferentes, dependiendo de cómo estén organizados sus átomos (diferentes alótropos). El grafito de la mina de su lápiz, por ejemplo, es suave y oscuro en comparación con el diamante duro y transparente de su anillo de compromiso. Las estructuras de carbono creadas por el hombre no son diferentes; el buckminsterfullereno en forma de bola actúa de manera diferente a los arreglos en espiral de los nanotubos de carbono.
El grafeno está formado por una hoja de átomos de carbono en una red hexagonal. De lo anterior, tiene la forma más cercana al grafito, pero mientras que ese material está hecho de láminas bidimensionales de carbono retenido capa sobre capa por enlaces intermoleculares débiles, el grafeno tiene solo una hoja de espesor. Si pudieras pelar una sola capa de carbono de un átomo de altura del grafito, tendrías grafeno.
Los enlaces intermoleculares débiles en el grafito lo hacen parecer blando y escamoso, pero los enlaces de carbono en sí son robustos. Esto significa que una hoja compuesta únicamente por esos enlaces de carbono es fuerte, aproximadamente 200 veces más que el acero más fuerte, mientras que al mismo tiempo es flexible y transparente.
El grafeno se ha teorizado durante mucho tiempo y se ha producido accidentalmente en pequeñas cantidades desde que la gente ha estado usando lápices de grafito. Su principal aislamiento y descubrimiento, sin embargo, se basa en el trabajo de Andre Geim y Konstantin Novoselov, en 2014 en la Universidad de Manchester. Según los informes, los dos científicos llevaron a cabo "experimentos de viernes por la noche", en los que probarían ideas fuera de sus trabajos diurnos. Durante una de estas sesiones, los investigadores utilizaron cinta adhesiva para eliminar capas delgadas de carbono de un trozo de grafito. Esta investigación pionera finalmente condujo a la producción comercial de grafeno.
Después de ganar el Premio Nobel de Física en 2010, Geim y Novoselov donaron el dispensador de cinta al Museo Nobel.
¿Para qué se puede utilizar el grafeno?
Una cosa importante a tener en cuenta es que los científicos están desarrollando todo tipo de materiales basados en el grafeno. Esto significa que probablemente sea mejor pensar en los "grafenos", de la misma manera que pensaríamos en los plásticos. Esencialmente, la llegada del grafeno tiene el alcance de conducir a una categoría completamente nueva de material, no solo a un nuevo material.
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El hecho de que el grafeno sea capaz de formar una barrera perfecta para líquidos y gases significa que también se puede usar con otros materiales para filtrar cualquier cantidad de compuestos y elementos, incluido el helio, que es un gas excepcionalmente difícil de bloquear. Esto tiene una variedad de aplicaciones cuando se trata de la industria, pero también podría resultar muy útil para las necesidades ambientales en torno a la filtración de agua.
Las propiedades multifuncionales del grafeno abren las puertas a una enorme cantidad de usos de compuestos. Si bien se ha pensado mucho en cómo puede impulsar las tecnologías preexistentes, los avances continuos en el campo eventualmente conducirán a áreas completamente nuevas que antes hubieran sido imposibles. ¿Podríamos ver surgir una clase completamente nueva de ingeniería aeroespacial? ¿Qué pasa con los implantes ópticos de realidad aumentada? Por lo que parece, el siglo XXI es cuando lo descubriremos.