Grafeno

El último grito de la ciencia de los materiales tiene ya (a fecha de 2018) catorce años de edad, y ya ha mudado los dientes de leche, tiene cambios de humor bruscos y está aquí para quedarse. Sí, señores y señoras, nos encontramos ante lo que muchos aseguran es el futuro de los materiales, el Grafeno. 

Antes que nada, mención especial a Andre Geim y Konstantin Novoselov por el primer aislamiento de Grafeno con éxito de la historia, ocurrido en la Universidad de Manchester en 2004. 

Mucho se ha hablado en revistas y artículos, pero, ¿qué es realmente el Grafeno?

El Grafeno ocurre de manera natural (y además, masivamente) en cualquier cuerpo de Grafito (su nombre no es mera coincidencia). Se trata de una maCromolécula en 2D (2 dimensiones) con naturaleza semi-metálica de grosor atómico formada por una cadena de átomos de Carbono organizados de forma hexagonal (similar a los Fullerenos), pero plana. Piensa en un Nano-tubo, pero “abierto”, es decir, una “lámina” donde nos encontraríamos cientos de miles de millones de átomos de Carbono unidos entre sí formando hexágonos a modo de paneles de abeja (como celdas). Dado que la forma del Grafeno es siempre laminar (plana) y su grosor es exactamente el de los átomos de Carbono decimos que es un material “en 2 dimensiones”, a diferencia de la gran mayoría de sólidos que se presentan en 3D.

Tiene propiedades superlativas: es el material con mayor resistencia a la tracción jamás probado, y tiene un índice alto de resistencia a la rotura por impacto (aunque menor a la de un metal típico). Eléctricamente se le considera un semi-conductor, y modifiaciones de doble-capa de éste material han sido propuestas como potenciales superconductores. El punto de sublimación del Grafeno se ha medido en 3852ºC, aunque otras fuentes lo elevan hasta los 4727ºC (en ambos casos, conversiones de Kelvin a Celsius). Para que tengas una idea, la temperatura de la superficie solar (la capa más externa del Sol) se estima en unos 5500ºC, aproximadamente. 

No obstante, y dado que me gusta ser realista y no vender quimeras (dado que yo he sido víctima), arrojaré algunos datos que desgraciadamente rebajan un poco las muchas virtudes de este material. 

Para empezar, el Grafeno es muy, muy caro de producir. Aunque más que producir, la verdadera palabra que deberemos usar para entendernos en éste contexto es aislar. Como ya he dicho, el Grafito natural (con costes bajísimos) se compone de capas y capas de Grafeno intercaladas entre sí. Lo realmente difícil es extraer dichas capas hasta conseguir sólo una que encima sea lo suficientemente larga como para ser económicamente viable. Es por esto que el Grafeno se vende, a diferencia de la enorme mayoría de materiales puros o compuestos, por su volumen y no por su peso. Es decir, piensa en el Grafeno como una “tela” o “lámina”, que no como una roca o cualquier otra forma sólida tradicional que se tase al peso. 

Por si el precio no fuera suficiente problema, la transformación del material requiere de equipos muy avanzados y de precisión a nivel atómico (no olvidemos que es una lámina de grosor atómico) para poder emplearse de forma eficaz. Aunque antes hemos dicho que sublima, como mínimo, a los 3852ºC, el Grafeno comienza a oxidarse vigorosamente (como es de esperar en cualquier forma de Carbono puro) a partir de los 350ºC en presencia de Oxígeno. La resistencia química es similar a la del Grafito y el Diamante. 

Pese a todo, se trata de un compuesto más del futuro que del presente inmediato, y sólo mediante él concebimos proyectos como los del en su día famoso “ascensor espacial”, que afortunadamente todavía no se ha descartado.