Grafeno, una sustancia tan diminuta con grandes aplicaciones

Pocas cosas han emocionado tanto a la comunidad científica en los últimos años como el descubrimiento del grafeno, la sustancia compuesta por carbono puro se conoce desde hace más de 50 años, en ese tiempo se consideró que era imposible obtenerlo de forma aislada pues se creía que como película monoatómica sería termodinámicamente inestable y no generaba ningún interés en la comunidad científica, todo esto cambio en el 2004 cuando los Investigadores Konstantin Novoselov y André Geim tomaron un trozo de grafito y fueron quitándole capas por exfoliación con una cinta adhesiva, al trozo que quedaba adherido a la cinta lo sometían a idéntico procedimiento, finalmente, cuando se volvió indetectable cualquier sustancia en la cinta la pusieron en un microscopio y comprobaron que efectivamente tenían zonas en las que había una película de espesor monoatómico, los físicos habían logrado obtener el grafeno de manera estable, por sus revolucionarios procedimientos y aportaciones serían galardonados con el Premio Nobel de Física en 2010.

En la investigación de las propiedades de la sustancia se logró ver a detalle lo revolucionario que sería para la humanidad las aplicaciones y sus increíbles propiedades mecánicas, electrónicas, químicas, magnéticas y ópticas. El grafeno es 100,000 veces más delgado que el cabello humano, una lámina de un átomo de espesor logra que su resistencia llegue a superar hasta en 200,000 veces a la del acero, es más duro que el diamante, y más flexible que la fibra de carbono y elástico, es hidrófugo, repele el agua y la corrosión, es inerte químicamente, no reacciona con el oxígeno del aire ni se oxida, es casi transparente a la luz, pues la absorción óptica de una sola capa de grafeno es de solo ~2,3% en el espectro visible, tiene una alta conductividad térmica y eléctrica, mayor que las del cobre y la plata.

Agua de mar para consumo, armaduras indestructibles y demás

Uno de los hitos de la ciencia sería posible gracias al grafeno, convertir el agua del océano en agua de consumo, permitiendo terminar así con la crisis de agua que comienzan a darse en distintas regiones del mundo, la idea, algunos científicos afirman que membranas hechas de grafeno, serían capaces de dejar pasar agua a contenedores y filtrar la sal al mismo tiempo, o también podrían purificar el agua, en 2018,  científicos de la organización e investigación científica «Common Wealth» lograron hacer bebible agua de mar utilizando una forma específica de grafeno llamada «Graphair» y afirmando que la purificación se podría hacer sin importar los niveles salinos o la impureza del líquido.

Una lámina de grafeno es mucha más fuerte que el acero, y solo tiene el grosor de un átomo, además mucho más ligera también. Investigadores del Instituto de Tecnología de Georgia demostraron que dos o más láminas de grafeno permanecen intactas cuando intentan ser perforadas por un diamante, el cual era hasta ahora considerado uno de los materiales más duros del mundo.

Muchas son otras aplicaciones en el mundo, desde tatuajes capaces de medir el ritmo cardiacos, signos vitales, nivel de hidratación o temperatura de la piel, la gran conductividad del grafeno podría permitir crear nuevas baterías para celulares que podrían cargarse en menos de diez minutos e inclusive se dice que el grafeno era la pieza faltante en la creación de dispositivos flexibles, que ya comienzan a ser tendencia en este 2019.

Cuello de botella

A pesar de que se logró obtener de manera estable desde el 2004, hoy en día la aplicación y masificación del grafeno no se han llevado a cabo, a pesar de que la obtención de la sustancia se logra de manera estable por medio de la ex-foliación  con cinta, este proceso ante la tarea gigantesca que supone obtener solo unas láminas, es inviable industrialmente hablando, ya que los recursos utilizados son muchísimos.

El llamado por la comunidad científica como «el material de Dios» no ha logrado cruzar la barrera hacia el mercado, aunque nadie pone en duda el alcance de sus posibilidades infinitas, el verdadero problema para la masificación del grafeno, pasa por la creación de grafeno de calidad, aunque se tienen diferentes técnicas para obtenerlo muchas  no son perfectas, y que aparte son costosamente inviables, su impulso se ha detenido hasta que se logre desarrollar una técnica que permita obtener la sustancia en grandes cantidades a un bajo costo, actualmente un gramo de grafeno llega a costar 1,000 dolares.

La Unión Europea destinó 1,300 millones de dólares por medio del proyecto Graphene Flagship para investigaciones acerca del grafeno, desde 2013 a 2023, los cuales se proponen averiguar como el grafeno altera los principios de la electrónica, la salud, la construcción y el sector de la energía y poder llevar las investigaciones al mundo real en ese lapso.

Antonio Zamora (Comunicación y Difusión PIT-UAS)