Oldcivilizations's Blog

Blog sobre antiguas civilizaciones y enigmas

¿Cómo influirá en nuestras vidas la irrupción del grafeno?


El 22 de febrero de este año (2016) me dirigí hacia los pabellones de la Feria de Barcelona, en dónde estaba ubicado el Mobile Word Congress (MWC, Congreso Mundial de Móviles), con el objetivo de poder ver las principales novedades en este ámbito. Las grandes compañías de tecnología se habían dado cita en Barcelona para celebrar el MWC 2016, una de las citas más importantes de tecnología móvil, junto al CES de Las Vegas y la IFA de Berlín. Uno de las Imagen 5novedades más impactantes que pude observar fue el de la realidad virtual, con sus espectaculares gafas, que permiten tener la sensación de estar viviendo una realidad que, sin embargo, es virtual. Otro tema interesante fue el de las evoluciones de los móviles, que cada vez son menos teléfono y más una herramienta global.  También era remarcable el dispositivo para controlar de manera remota un coche u otros dispositivos con la mente. En fin, numerosas novedades acompañadas de una aparatosa y espectacular coreografía. Pero en un rincón remoto de uno de los últimos pabellones, en un área reducida, encontré lo que realmente considero verdaderamente revolucionario: varios stands sobre el grafeno. Pero, ¿qué es el grafeno?  El grafeno es una sustancia formada por carbono puro, con átomos dispuestos en un patrón regular hexagonal, similar al grafito, pero en una lámina de solo un átomo de espesor. Este patrón hexagonal, en que tenemos un átomo de carbono en cada uno de los vértices del hexágono, se une con otras estructuras hexagonales, utilizando 2 átomos de carbono como elementos comunes. Ello implica que si enlazamos siete estructuras hexagonales, con una de ellas como núcleo, el total de estructuras hexagonales de carbono enlazadas con la que actúa como núcleo sería de 6. El grafeno es muy ligero, ya que una lámina de 1 metro cuadrado pesa tan solo 0,77 miligramos. Se considera 200 veces más fuerte que el acero y su densidad es aproximadamente la misma que la de la fibra de carbono. Además es aproximadamente cinco veces más ligero que el aluminio. Es un alótropo del carbono, un teselado hexagonal plano formado por átomos de carbono y enlaces covalentes. Alotropía (cambio, giro) es la propiedad de algunas sustancias simples de poseer estructuras moleculares diferentes. Las moléculas formadas por un solo elemento y que poseen distinta estructura molecular se llaman alótropos.

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En el caso del Carbono tenemos variedades alotrópicas como el grafito, el diamante, el grafeno, el fulereno y el carbino. En el estado sólido las propiedades alotrópicas ocurren en elementos de una misma composición, pero aspectos diferentes. Por lo tanto, la propiedad debe ocurrir en el mismo estado de agregación de la materia. Un equipo de científicos de los Estados Unidos están trabajando en el desarrollo de lo que podría ser el microprocesador del futuro. Se trata de la construcción de circuitos basados en grafeno, un material desde el punto de vista químico no muy diferente al grafito de la mina de un lápiz, pero con una estructura perfectamente ordenada, con el que se podría reemplazar el silicio. Aún deben encontrar la manera de controlar el flujo de electrones que circula por el interior del material,  pero han hecho avances significativos. Con una estructura atómica similar a la de una tela metálica, el grafeno se presenta en láminas de un solo átomo de espesor, característica que lo convierte en el material más delgado del mundo. Si apilásemos dos millones de láminas de grafeno una encima de la otra, obtendríamos una placa mucho más delgada que una tarjeta de crédito. Pero además de ser una curiosidad científica, el grafeno está comenzando a ser utilizado en el desarrollo de muchas tecnologías que, como ocurre con los nanotubos de carbono, tienen el potencial de cambiar el futuro. Una de las aplicaciones más interesantes del grafeno es su uso como base para la construcción de circuitos integrados. Esto implica que en el futuro una lámina delgadísima de grafeno, prácticamente invisible, aplicada a nuestra piel, pueda ser utilizada como un ordenador, incluyendo las funciones amplificadas de una tarjeta de crédito. A diferencia del diamante, en el grafito los átomos de carbono forman anillos de seis lados, que se unen entre sí como si fuesen baldosas hexagonales, dando lugar a láminas planas. Cada una de estas láminas se denomina grafeno. Cada átomo de carbono tiene entonces tres vecinos cercanos, dispuestos en ángulos de 120º, y con los que comparte un par de electrones con cada uno de ellos. El cuarto electrón de valencia de cada átomo se encuentra también enlazado, pero de forma más débil y no localizada, dando lugar a estructuras de enlaces resonantes. Son estos electrones deslocalizados los que permiten la conducción eléctrica a lo largo de una lámina, y los responsables del color negro, con brillo metálico, característico del grafito.

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Las distintas láminas se mantienen unidas entre sí por fuerzas de Van der Waals. Estas fuerzas de atracción son sólo ligeramente superiores a las fuerzas de cohesión de los líquidos, de lo que resulta que la distancia entre lámina y lámina sea más del doble de la distancia de enlace entre átomos de carbono en la lámina. Debo reconocer que, al ser consciente de esta estructura hexagonal y, además, que el átomo de carbono contiene 6 protones, 6 neutrones y 6 electrones libres, me vino a la mente el tema del famoso 666. En efecto, en el Apocalipsis 13:(16 a 18), leemos lo siguiente: “Y hacía que a todos, pequeños y grandes, ricos y pobres, libres y esclavos, se les pusiese una marca en la mano derecha, o en la frente; y que ninguno pudiese comprar ni vender, sino el que tuviese la marca o el nombre de la bestia, o el número de su nombre. Aquí hay sabiduría. El que tiene entendimiento, cuente el número de la bestia, pues es número de hombre. Y su número es seiscientos sesenta y seis“.  Además, la frase “pues es número de hombre” probablemente se refiera al hecho que más del 95 por ciento de las sustancias químicas conocidas son compuestos del carbono, por lo que es el elemento base de la química orgánica, la «química de la vida», que configura a los seres vivos, incluido el hombre. Por otro lado, antes hemos visto que “Con una estructura atómica similar a la de una tela metálica, el grafeno se presenta en láminas de un solo átomo de espesor, característica que lo convierte en el material más delgado del mundo. Si apilases dos millones de láminas de grafeno una encima de la otra, obtendrías una placa mucho más delgada que una tarjeta de crédito“. Dicho en otras palabras, una lámina delgadísima de grafeno, colocada en la mano derecha o en la frente, podría ser utilizado como un chip invisible con el que pudiésemos, o tuviésemos que, efectuar todas las transacciones comerciales. De todos modos esto es solo una especulación. Pero tal vez tenga sentido. De todos modos, intentemos conocer más sobre las posibilidades del grafeno, que son muchas y, en general, positivas para nuestra vida, tal como a continuación enumeramos. La monitorización de las magnitudes físicas y químicas gracias al grafeno permitirá una evaluación temprana de nuestro organismo sin precedentes. La independencia energética de los productos electrónicos será colosal gracias al grafeno, en un momento en el que las grandes ciudades se ahogan sobre su propia polución por sus ineficientes motores de combustión para generar energía.  Lockheed Martín, uno de los mayores contratistas de los EE.UU ya ha demostrado con su filtro de última generación la eficiencia del grafeno en el filtraje del agua, con una ínfima parte de la energía de la que se usa actualmente.

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Los receptores solares irán cambiando poco a poco del silicio al carbono, ya que el grafeno tiene la capacidad de excitar a varios electrones cuando es alcanzado por cada fotón. Esta peculiaridad hace que la malla atómica sea un candidato ideal para la energía solar. Los nuevos materiales de construcción serán muy superiores a todo lo conocido hasta ahora, además de ser inteligentes podrán generar calor o disiparlo de forma muy eficiente. Distintos estudios sugieren que los nuevos sensores basados en grafeno podrían detectar una sola molécula del medio ambiente o actuar como chivato de lo que ocurre dentro del organismo corporal. IBM ya h a diseñado prototipos de chips que funcionan 10.000 veces más rápido que los actuales. Cristales que se vuelven opacos y que, a su vez, pueden cambiar de color o ser receptores solares transparentes, crearán una nueva arquitectura en las grandes ciudades. El grafeno, al ser uno de los materiales mas impermeables, creará nuevos productos anticorrosivos que dejaran atrás para siempre la oxidación tan molesta y tan cara. Distintos estudios sugieren la posibilidad de medir e interactuar con las señales eléctricas neuronales, abriendo un nuevo mundo en cuanto al conocimiento del cerebro humano. El grafeno no sólo servirá para hacer vasijas nucleares mucho más seguras a la radioactividad, sino que el agua pesada será producida de forma eficiente a unos costes y mediante unos procedimientos que nada tienen que ver con los actuales, gracias al tamiz molecular que supone el grafeno para separar el teuterio del hidrógeno. Los nuevos aerogeneradores eólicos serán más ligeros, más duros, más sensibles al viento y no sucumbirán a las inclemencias medioambientales en un momento en el que la energía eólica está siendo utilizada en todo el mundo. La energía térmica tendrá un nuevo punto de partida en la gestión de calor generada por ella misma. El grafeno, como mejor conductor posible, hará que la técnica pueda hacer estas plantas mucho más eficientes. Nokia ya ha puesto encima de la mesa sensores con una capacidad de absorción de luz para las futuras cámaras, que no tienen igual en el mundo científico. Fotografiar proteínas en estado puro, un hito recientemente conseguido por primera vez en la historia, hará posible la creación de patrones que puedan valer para multitud de enfermedades y sus posibles medicamentos.

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Compuestos plásticos basados en grafeno ya tienen sus patentes para la industria naval, un material que logra reducir un 50% su resistencia, con una transparencia del 95% y que tan solo tiene una rugosidad de 0,8 micras, 200 veces menos que la mejor pintura del mercado. En un mundo en el que el ahorro de combustible es trascendental, científicos chinos han logrado hacer una aleación grafeno-aluminio con el que cubrir toda la aeronave, con un peso y una resistencia a la rotura nunca vistas antes. La logística sobre raíles de las vías de trenes será mucho más eficiente y segura gracias a las propiedades eléctricas del material, base de uno de los vehículos más usados para el desplazamiento de las personas y mercancías. Científicos de la Universidad de Carolina del Norte y la Universidad Farmacéutica China han probado con éxito en ratones la aplicación de fármacos usando el grafeno como medio de traslado del medicamento hasta las células cancerosas. Las capacidades del grafeno en generar señales en la banda de terahercios posibilitará la adopción de dicha técnica en multitud de escáneres, supliendo a los rayos X. Distintos estudios constatan que con esta nueva generación de escáneres las longitudes de onda serán mucho menos invasivas y, por lo tanto, más inocuas para el cuerpo humano. Si algún material pudiera revertir las lesiones medulares, sentaría un hito sin precedentes en la industria médica. Con la complejidad del cerebro humano y las señales nanométricas internas de la médula espinal encargadas de estimular las funciones motoras, el grafeno, gracias a su tamaño y sus mágicas propiedades, sería ideal para enlazar y recuperar motricidad en las partes afectadas. La ingeniería biónica, gracias al material atómico basado en el grafeno, creará complejos sistemas biológicos y electrónicos en beneficio de los órganos que funcionen mal, tales como ojos y oídos biónicos. Sensores biométricos y electrocardiogramas que registren la frecuencia cardíaca en tiempo real ya se están probando para su implementación en la ropa. Con el oro, la plata, el cobre o el aluminio, el grafeno ya ha demostrado que mejora incluso las propiedades de las mejores materias primas del mundo, cuando se hacen aleaciones con él. A día de hoy es difícil elucubrar cuantos componentes de un coche estarán basados en carbono, pero es de suponer que en decenas de piezas estratégicas el grafeno será protagonista.

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Científicos de la universidad de Berkeley han conseguido crear una membrana de grafeno que, situada entre dos electrodos, crea el campo eléctrico necesario para que la membrana vibre y genere sonido de forma eficiente, con un gasto energético muy inferior a los altavoces que encontramos actualmente en el mercado. Investigadores de la universidad de Belgrado han creado, gracias al grafeno, un prototipo de micrófono que con una sensibilidad de 15 decibelios mayor que los micrófonos convencionales, revolucionarán la industria de la música. La aplicación del grafeno a la industria textil traerá cambios impresionantes, ya que la ropa, además de ser anti bacteriana, monitorizará a la persona, será increíblemente resistente a la rotura y suministrará calor de forma eficiente en caso de ser necesario. En los deportes de alta montaña están prendas podrían ser vitales. En el internet de las cosas y objetos tenemos un nuevo punto de partida con el grafeno. Su tamaño de 1 átomo de grosor, su capacidad de funcionar a la velocidad de terabits, y su escaso gasto energético para realizar los trabajos, hacen que sea un material trascendental para el internet de las cosas. Distintos envases, como las botellas y latas, ya tienen un chivato que cambia de color cuando la temperatura es la idónea para su consumo. Los nuevos envases inteligentes prometen decirnos si algo está contaminado con algún agente patógeno o si es apto para su consumo, antes incluso de abrirlo. La capa atómica de carbono en el grafeno será el aditivo más usado por la humanidad. Su capacidad de mejorarlo todo y conseguir mejores resultados gracias a su implementación no dejará indiferente a ninguna industria. La posibilidad real de usar grafeno para multitud de procesos catalíticos, requeridos por la industria, promete una nueva era en cuanto a las catálisis convencionales, tal y como las conocemos. El grafeno, gracias a su alta superficie área y sus propiedades de conductancia eléctrica, será el material más usado por la industria del almacenamiento energético. Los nuevos electrodos basados en carbono son hasta 10 veces mas duraderos y permiten un suministro de energía mucho mas eficiente. El material más duro y ligero del mundo es ideal para los chasis de coches. En el caso concreto del coche, es una combinación de fibra de carbono, kevlar, titanio y grafeno, otorgándole un peso y dureza que superan claramente a los mejores chasis de los coches deportivos que hay en el mercado.

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Las partículas radioactivas disueltas en el agua son extremadamente difíciles de capturar. Pero gracias a un estudio científico de la universidad de Rice han descubierto que el óxido de grafeno hace masa y se fija a los isotopos radiactivos cuando estos entran en contacto en el agua, pudiendo retirar estas partículas dañinas del medio ambiente de forma segura. El M.I.T ha dado un paso de gigante para la masificación de gafas y elementos de visión nocturna en millones de dispositivo. La sencillez del proceso unido a las propiedades rompedoras del grafeno, como material bidimensional, hace que la costosa refrigeración criogénica no sea necesaria, gracias a que el grafeno puede abarcar todo el espectro térmico, además de la presión e intensidad del campo magnético y radiación. La industria militar ya está trabajando en la implementación del grafeno para todo tipo de blindajes. Distintas pruebas sugieren un cambio progresivo hacia polímeros basados en el grafeno, mas duros que el kevlar y con la ligereza de los plásticos. Las nuevas pinturas inteligentes basadas en el grafeno son más resistentes, no se cuartean y hasta pueden aislar electromagnéticamente allí donde se aplique. La pintura solar basada en grafeno también se está estudiando para el amplio mercado de la energía solar. En enero del 2013 el famoso tenista Novak Djokovic mostraba al mundo la primera raqueta con grafeno. Desde entonces lo ha ganado todo. En tenis, ciclismo, esquí o cualquier deporte que necesite de la más alta tecnología para su mayor rendimiento, el material atómico de grafeno estará presente en un futuro inmediato.  Pintar una casa con grafeno, además de aislar humedades puede generar energía. La aplicación del grafeno como aditivo para curtir todo tipo de pieles, hace que estos tengan una resistencia sin igual en el mercado. Sus posibilidades, a la hora de sustituir aditivos vegetales y el cromo, serán muy importantes para el mundo de los curtidos de alta resistencia. Las infecciones matan a millones de personas en el mundo. Los nuevos estudios científicos subrayan la hostilidad de elementos basados en el grafeno para multitud de patógenos. Se podrán diseñar vendas y elementos anti bacterianos con grafeno para proteger al organismo de agentes externos no deseados.

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La transmisión y recepción de señales necesitarán del grafeno para un futuro interconectado. Sus increíbles propiedades, unido a que puede trabajar en distintos espectros y longitudes de onda, lo convierten en un material básico para transmisión de datos a velocidades cósmicas. Científicos rumanos han visto en el óxido de grafeno la solución para que los empastes comunes no se oxiden y puedan perdurar de forma eficaz, subrayando también la baja toxicidad para las células madre de los dientes. Los sistemas músculo-esqueléticos conformados por huesos, articulaciones, tendones, ligamentos, nervios y músculos podra´n reponerse mediante compuestos y piezas basados en grafeno, para su eficiente reemplazo y correcto funcionamiento. Los nanoporos del grafeno no solo valdrán para desalinizar agua, sino que se crearan distintos patrones y medidas para hacer agujeros a la carta en el material atómico, pudiendo filtrar o aislar el elemento requerido en cada momento. Las impresoras 3D son actualmente parte de la vanguardia tecnológica en muchos campos industriales. Sus vastas posibilidades, unidas a la posible adición del grafeno como mezcla a distintos polímeros y termoplásticos, posibilitará la creación de nuevas formas de arquitectura y componentes electrónicos, totalmente distintos a los conocidos hasta ahora. El grafeno será un material indispensable en el futuro de la robótica. Se montarán todo tipo de sensores en los robots, que serán extremadamente sensibles y con una posibilidad de tacto casi humano. La universidad de Cambridge ha demostrado la capacidad del grafeno en absorber la luz y soltarla en pulsos tan cortos como femtosegundos, milbillonesima parte de un segundo. Las propiedades del material para poder trabajar en un amplio abanico de longitudes de onda abren la puerta a crear distintos dispositivos y aparatos médicos. Albert Einstein persiguió los eclipses solares por todo el planeta para demostrar la posible curvatura de la luz cuando incidía en la misma la gravedad. Con el grafeno y sus exóticas propiedades al ser alcanzado por la luz, queda la puerta abierta a que los objetos puedan adquirir la invisibilidad. El grafeno y sus aplicaciones salvaran millones de vidas en el futuro. No nos debería sorprender que el elemento químico mas importante para la propia vida, el carbono, mediante el grafeno se convierta en la base de una nueva era tecnológica que llevará al ser humano a un nuevo punto de partida. Los sensores moleculares basados en grafeno pueden y deben cambiar el curso de la historia. Estamos inmersos en muchos problemas medioambientales en todos los lugares del planeta. La industrialización, el ineficiente modelo energético y el consumismo instaurado en todo tipo de sociedades y culturas, nos ha llevado a que la calidad del aire respirado en todo el mundo haya bajado peligrosamente.

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Un grupo de investigadores, liderados por el profesor Ling Zang, de la universidad de Utah, demuestra que sensores moleculares basados en grafeno pueden detectar moléculas de todo tipo. En este caso el objetivo era buscar distintas partículas de explosivos y productos químicos, como el gas sarín o el cloro. Los resultados fueron satisfactorios en la detección y extremadamente rápidos. Este nuevo dispositivo utiliza dos electrodos con una capa microscópica de nanotubos de carbono, o grafeno enrollado. Permite descifrar cual es la materia detectada en cuestión de segundos. Este nuevo tipo de sensores permitirá medir las partículas del aire y del agua, previniéndonos en tiempo real de los posibles virus o bacterias amenazantes. Pero, desgraciadamente, las aplicaciones militares y de seguridad parecen los primeros campos donde se aplicaría. Pero donde puede tener mayor relevancia es en el control de la contaminación de la industria. Sabremos mucho más sobre quién contamina y con qué. Los lugares y ambientes hostiles para nuestro sistema respiratorio serán localizados y la gente demandará aire limpio en sus ciudades. La ciencia no ha hecho más que vislumbrar lo que será la tecnología del futuro. Pero queda claro que sensores basados en grafeno dejan de ser ficción y empiezan a ser realidad. La energía es el campo industrial que más ayudará a cambiar el grafeno. Las posibilidades del material atómico revolucionará todas las formas de crear energía, como la térmica, la nuclear, la hidroeléctrica, la de ciclo-combinado, la solar o la geotérmica, siendo trascendental en la eólica, en futuras  baterías y en pilas de combustible. Gracias al grafeno y sus mágicas propiedades se vislumbra un nuevo panorama energético mundial. La gestión del calor será fundamental para todo tipo de elementos dentro de las centrales térmicas, en los tanques de contención de vapor, turbinas, condensadores, transformadores o torres de refrigeración. En todo ello estará presente el grafeno. En las centrales nucleares, el control atómico del grafeno servirá para un mayor control de la propia radioactividad, mediante sensores ultrasensibles. Las vasijas nucleares y la estructura serán indestructibles y herméticas, dotando de seguridad a todos los recintos. La confirmación de que el óxido de grafeno puede hacer masa con los isotopos radioactivos en el agua hará que todas las centrales nucleares del mundo tomen medidas de seguridad en beneficio del medio ambiente.

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En la energía hidráulica el grafeno no sólo estará presente en los muros de las presas y turbinas, sino que se crearán nuevas formas de energía. El grafeno ya ha demostrado en los laboratorios que el agua genera energía cuando roza su superficie. Las centrales de ciclo-combinado serán mucho más eficientes en cuanto al control de gases y aprovechamiento de calor residual para generar más energía. En energía solar el grafeno será el material más usado para todo tipo de paneles y receptores solares. Su finura, flexibilidad, transparencia y fortaleza mecánica lo hacen ideal para la adaptación de la energía solar a la vida cotidiana. En el grafeno cada fotón tiene la capacidad de excitar varios electrones, lo cual es determinante para hacer productos solares eficientes. La energía geotérmica, gracias a las propiedades conductoras del grafeno, podrá gestionar el calor de una forma más inteligente, creando nuevos conceptos y posibilidades energéticas. El grafeno en la energía eólica valdrá para que los aerogeneradores puedan funcionar con una suave brisa y sus aspas se verán reforzadas con el material, otorgándoles mayor resistencia a las inclemencias meteorológicas, además de no permitir su congelación. Las turbinas magnéticas soñadas por los ingenieros eólicos podrán hacerse realidad con el grafeno. La pila de combustible basada en grafeno, para el aprovechamiento del hidrógeno como materia prima para alimentar la reacción electroquímica, es la panacea energética. Distintos laboratorios mundiales han demostrado la posibilidad de usar la membrana atómica de grafeno para aislar hidrógeno del medio ambiente y de forma eficiente. Todo ello nos lleva a pronosticar que el grafeno conquistara la energía del siglo XXI. Actualmente el petróleo parece insustituible. Aunque su uso más común y conocido es su utilización como fuente de energía para alimentar motores de combustión necesarios para el transporte de personas o mercancías, su versatilidad como materia prima industrial es la base de hasta 40 sustancias químicas que, a su vez, sirven para producir 40.000 productos químicos estratégicos para el ser humanó, como son los fertilizantes, medicinas, pinturas, detergentes y envases de todo tipo.

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Pues bien, el grafeno puede destronar al petróleo en su aplicación más utilizada, ya que podría sustituir a la gasolina como fuente de energía para los cerca de mil millones de coches que circulan actualmente en todo el mundo, además de valer para hacer polímeros más ecológicos y resistentes que los actuales. El mero hecho de pensar que las ciudades podrían ser mucho más limpias y silenciosas gracias al grafeno, probablemente provocará una revolución en el papel que tiene actualmente el petróleo en la industria. Por otro lado, si hablamos del oro, sus aplicaciones industriales estratégicas son de vital importancia en distintos campos específicos, como la electrónica o la medicina. Pero ni su gran conductividad eléctrica ni su escasa capacidad de reacciones químicas podrán salvarla de ser substituida por el carbono. El prohibitivo precio del oro para la industria hará que sea sustituido por el grafeno, debido a sus excepcionales propiedades y a su mucho más bajo coste. Los productores de cobre, con Chile a la cabeza, están asustados ante la posibilidad de la sustitución de este material rojizo tan preciado, por un material que es 200 veces mejor que el cobre en su mejor propiedad de aplicación industrial, la conductividad eléctrica. Ni sus 10.000 años de historia podrán salvarlo de ser sustituido poco a poco por el grafeno. Si nos referimos a la plata, ni su alta capacidad de reflexión ni su hipersensibilidad a la luz podrán evitar ser sustituido por el grafeno. El silicio caerá por ataques de moléculas de grafeno con capacidades cuánticas contra las que nada podrá hacer el silicio. La mayor revolución de la historia está en sus inicios. La sustitución de materiales finitos por materiales infinitos, ecológicos y eficientes nunca ha tenido una mejor oportunidad que con el grafeno. El grafeno tiene la capacidad de dar jaque mate a una industria sucia e ineficiente.

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El físico Frank Koppens, del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO), ha dedicado su carrera al grafeno. Sabe que tiene una joya entre las manos: un material con propiedades físicas extraordinarias y con un potencial económico superlativo. Su objetivo es convertir las investigaciones que se hacen en los laboratorios en productos útiles para los ciudadanos. Lo está empezando a conseguir. Por ejemplo, el Mobile World Congress ha tenido este año 2016, por primera vez, un área dedicada al Grafeno, que Frank Koppens ha coordinado. En la investigación para la que ha sido nominado para el premio Vanguardia de la Ciencia, ha demostrado que el grafeno puede convertir luz en electricidad con una rapidez de femtosegundos (mil billones de veces más corto que un segundo). “Escriba por favor que en esta investigación han tenido una contribución importante Niek Van Hulst y Klaas-Jan Tielrooij“, físicos holandeses del ICFO como él, dijo Koppens antes de una entrevista que le hizo Josep Corbella, periodista de La Vanguardia, responsable de la información de ciencia y salud. A la pregunta de ¿qué es el grafeno?, respondió: “Es un material compuesto únicamente por átomos de carbono. No es el único. También el diamante o el grafito de la mina de los lápices están hechos de carbono. La diferencia es que el grafeno es plano. Es una lámina de carbono de un solo átomo de espesor. El que sea plano le da unas propiedades que otros materiales de carbono no tienen. Es transparente y flexible. Es muy ligero y al mismo tiempo muy resistente. Es un excelente conductor de electricidad. Y es el sensor de luz más rápido que hay en el mundo. Hemos demostrado que puede convertir luz en electricidad en menos de 50 femtosegundos. Es una conversión que se hace en dos pasos. Primero la luz acelera el movimiento de los electrones, por lo que se convierte la luz en calor. Y luego el calor de estos electrones acelerados se convierte en electricidad. Hemos tenido que mejorar la eficiencia de conversión de luz en electricidad del grafeno. Pero lo más difícil ha sido ser capaces de medir con precisión un lapso de tiempo tan corto. Esta rapidez en la conversión tiene sentido si pensamos en todo lo que hacemos con el móvil o con el ordenador, ya que todas las transmisiones de datos, se basa en comunicaciones ópticas. En algún punto de la transmisión siempre hay fibra óptica. Para transmitir datos más rápido, necesitamos sensores más rápidos. El grafeno es la mejor opción. No hay ningún otro material que permita una conversión tan rápida. Las compañías que trabajan con grandes volúmenes de datos, como Google, utilizan la luz para gestionar todos estos datos. Y la cantidad de datos que manejan va a más. En el futuro veremos como la luz tiene un papel cada vez más importante en nuestras comunicaciones“.

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Durante la entrevista,  Frank Koppens mostró una lámina de grafeno en un laboratorio del ICFO, y siguió diciendo: “Más allá de de las telecomunicaciones, el grafeno tiene muchas otras aplicaciones. El grafeno cambiará nuestras vidas. Por ejemplo, se podrían recubrir las ventanas de los edificios con una capa de grafeno. Al ser transparente, no taparía la luz. Y como que convierte la luz en electricidad, podría suministrar energía al edificio. Por otra parte, el grafeno puede captar luz que nuestros ojos no llegan a ver. Esta luz que no se puede ver, se puede utilizar para mejorar la visión nocturna. Si se recubre el parabrisas de un coche con una capa de grafeno, se podría realzar la luminosidad de manera que de noche el conductor viera la carretera tan bien como si fuera de día. También conseguiremos el mismo efecto si recubrimos las gafas con grafeno. Creo que en el futuro tendremos gafas de oscuridad nocturnas igual que ahora tenemos gafas de sol diurnas. Dado que el grafeno tiene la ventaja de ser flexible, se puede integrar en un brazalete o en un collar, o incluso en la ropa, y utilizarlo para monitorizar parámetros de salud. Se podría utilizar, por ejemplo, para medir el pulso del corazón. Pero con el grafeno podemos ir más allá y medir de manera cómoda otros parámetros que nos informen mejor sobre el estado de salud de una persona. Además, el grafeno es muy barato. El problema es que aún no sabemos cómo producirlo a gran escala. Y esto limita por ahora su uso comercial. Hay dos maneras de utilizarlo. Una es coger un lápiz de grafito y pelar láminas de grafeno una por una con una cinta adhesiva. La otra es coger una lámina de cobre, ponerla en un horno a 1.100 grados e introducir metano al horno. El metano está formado por átomos de hidrógeno y de carbono que se separan con el calor, por lo que se deposita una capa de carbono sobre el cobre. Cuando se apaga el horno, se retira la lámina de cobre y se pela el grafeno. Parece muy artesanal. Pero hay proyectos de investigación en curso para aprender a fabricar grafeno a niveles industriales. Que se utilice a gran escala sólo es cuestión de tiempo“.

 

Fuentes:

  • Murray Tortarolo, G. y Murray Prisant, G. – Grafeno: ¿La siguiente revolución tecnológica?
  • Alex Galera – Grafeno: Características y Aplicaciones, El material del futuro
  • Josep Corbella, La Vanguardia – Entrevista a Frank Koppens
  • Rosa Menéndez y Clara Blanco – El grafeno
  • Jian Ru Gong – Graphene – Synthesis, Characterization, Properties and Applications
  • Sergey Mikhailov – Physics and Applications of Graphene – Experiments
  • Sergey Mikhailov – Physics and Applications of Graphene – Theory
  • web Grafeno, el material del futuro – varios artículos

marzo 19, 2016 - Posted by | Ciencia

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