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Premio Nobel de Física 2010: Grafeno menos contaminante que el silicio

El Grafeno es un material del futuro que compite con el silicio, hasta ahora el más estable y útil de los semiconductores, ¿en que radica su importancia? y ¿por qué se otorgó el Premio Nobel de Física 2010 a los físicos rusos Andre Geim y Konstantin Novoselov de la Universidad de Manchester por sus investigaciones con respecto? 



Sin duda después de la mitad del siglo pasado se han desarrollado múltiples tecnologías que han facilitado las tareas cotidianas. Desde hace solo unas décadas se han venido incorporando a nuestro entorno un sin fin de artefactos que por dentro a manera de venas funcionan con chips y microchips hechos a partir de silicio, por los cuales circula energía e información.

Sin embargo, el desarrollo tecnológico también ha generado daños en el medio ambiente y efectos tóxicos en la salud, derivados de la obtención de materia prima para su fabricación, sus subproductos, las sustancias químicas emitidas y las limitaciones relacionadas con su reciclaje, el cual no es imposible pero si incipiente hasta hoy.



Afortunadamente, una alternativa factible aunque poco comentada para reducir estos impactos ambientales es el Grafeno, un material ya conocido desde 2004 pero que no se había estudiado apropiadamente. Se habían estudiado desde hace décadas las propiedades del grafeno, pero se pensaba que un material así no podía existir y si se conseguía aislar una sola capa de grafito, estaría tan llena de defectos que sería inestable a temperatura ambiente. Para el estudio de este material, es necesario que su superficie esté lo más pulida y limpia posible. Para ello, aun en laboratorios de alta tecnología se usa un método bastante rudimentario y sencillo, simplemente se pega un trozo de cinta adhesiva sobre una mina de lápiz y se despega con fuerza. Se solía analizar el grafito restante y  las capas más superficiales supuestamente dañadas y contaminadas se desechaban, pero se propuso el análisis de los restos pegados, es decir cientos de laminillas pegadas a la cinta, monocapas cristalinas de grafito, o sea, el grafeno.

En resumen, el grafeno fue aislado por Andre Geim y Konstantin Novoselov quienes lograron su producción, identificación y caracterización, por lo que ahora se sabe que es un material común, abundante en la naturaleza ya que proviene del carbono (la base de todo lo conocido sobre la Tierra) y que cuando se empaqueta densamente se convierte en diamante y cuando se organiza en capas bidimensionales unidas, se obtiene grafito, con el que se fabrican las minas de los lápices y es renovable.

De hecho puede obtenerse del grafito y por supuesto se generaría una tecnología menos contaminante en comparación con el silicio, su uso generalizado en la industria permitiría suprimir otros materiales más caros y contaminantes, como el óxido de titanio o el óxido de estaño indio con el que se fabrican ahora la mayoría de las aplicaciones electrónicas transparentes. Además, el grafeno, es barato, extremadamente resistente (la Universidad de Columbia asegura que es el material más resistente del mundo), metálico, elástico, ligero, es la membrana más fina creada hasta el momento (con sólo un átomo de grosor), flexible (puede enrollarse y recubrir superficies que no sean planas), prácticamente transparente (hasta 98%). Una pantalla de grafeno es conductora por sí misma (al menos 100 veces más rápido que el silicio), por lo que no necesita de un entramado de circuitos por debajo capaz de conducir electricidad y mezclado con plásticos incrementa su resistencia térmica.

Dichas características en conjunto con la constante evolución, que nos empuja a crear más pequeños y mejores circuitos. Este nuevo material al ser mejor conductor que el silicio, pierde menos energía, con lo que los circuitos duran más y consumen menos, de esta manera se generarían diversas aplicaciones de microelectrónica, teléfonos móviles mil veces más potentes que las computadoras que conocemos, la producción de computadoras más rápidas, eficientes y más económicas, pantallas táctiles transparentes y flexibles, paneles de luz y celdas solares plegables que se doblan como un papel , supercapacitores (baterías que se recargan al instante). Incluso se piensa que en un futuro, cuando sea posible sintetizarlo a escala industrial se utilizará para encapsular virus, en satélites, aviones y automóviles que podrían ser fabricados con estos nuevos compuestos.

Para Chema Lapuente, divulgador tecnológico y director del programa de radio SER Digital, no se trata de la posible desaparición de los portátiles o del iPad. Es algo que va mucho más allá: "Tengo clarísimo que las pantallas enrollables en color, las que realmente vas a poder llevar a cualquier lado, son el futuro…Es que acabarán con el libro, con el periódico y con todo lo que te puedas imaginar".

Algunos científicos denuncian que las expectativas son exageradas, como afirma el físico holandés Walt De Heer "el grafeno nunca reemplazará al silicio, simplemente, hará algunas cosas que el silicio no puede hacer”. "El silicio es un gran negocio en el que se ha invertido muchísimo dinero" como se puede ver en Silicon Valley, en California. Quizás sea más realista pensar en una larga convivencia del silicio con el grafeno.

Normalmente un material nuevo tarda entre 15 y 30 años en pasar del ámbito académico al industrial. Y después otros 10 para ser producido en serie. Pero ni siquiera han pasado cinco años y el grafeno ya está en el ámbito industrial". A tan poco tiempo de su descubrimiento ya se construyó la primera pantalla táctil, doblable y enrollable de este material e IBM ya presentó sus primeros chips de grafeno, 10 veces más veloces que los de silicio.

"El grafeno, promete dar mucho más que hablar aunque todavía no está nada claro, que la tecnología del grafeno vaya a ser mejor de la que ya existe. Cuenta aún con muchos problemas, demasiados…”, dice su descubridor. Pero también menciona, “Es bueno tener un sueño, quizás algún día se haga realidad…Mi experiencia demuestra que hay una sorprendente plenitud de fenómenos esperando para ser descubiertos",

Tras los prodigios que hemos presenciado en los últimos años (hace dos décadas ni siquiera existía Internet), es lógico ilusionarse con el futuro o ¿no?



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