Grafeno, un material revolucionario para las nuevas tecnologías

El reciente premio Nobel a los descubridores de esta forma bidimensional del grafito ha destapado sus posibilidades en la fabricación de pantallas y procesadores

La punta de un lápiz está compuesta de grafito, una forma alotrófica del diamante, el material más duro descrito hasta la fecha. Sin embargo, parece que el grafito cede ante la más mínima presión contra el papel y se desparrama por la hoja de celulosa. En realidad, ni cede ni se desparrama, sino que se exfolia en sucesivas capas hasta la más elemental de ellas, una capa transparente de un solo átomo de grosor que supera al diamante en dureza, densidad, resistencia a la temperatura y conductividad. Es el grafeno, el material a cuyas capas apiladas se ha llamado hasta ahora grafito. Su descubrimiento ha revelado sus futuras y revolucionarias aplicaciones tanto en la fabricación de pantallas táctiles y solares como en el desarrollo de procesadores hasta cien veces más potentes que los actuales de silicio. Sus descubridores recibirán el próximo mes el premio Nobel de Física 2010.

Grafito y grafeno

El diamante es la forma cristalizada en que el carbono se encuentra en la naturaleza de modo más estable y mayoritario. Las grandes rocas de diamante o las pequeñas betas se aprecian tanto por su belleza como por sus propiedades de dureza y estabilidad ante la temperatura. Los resultados en el corte y en la talla son óptimos, por lo que consigue formas de extrema belleza que explican su precio en el mercado. También se usa para cortar otros materiales duros, como los metales.

Si el diamante se somete a condiciones excepcionales de presión y temperatura -condiciones que solo se pueden conseguir en un laboratorio especial o en las capas más bajas del subsuelo-, se transforma en un material negro y rugoso, una suerte de patito feo. Éste se conoce como grafito, un alótrofo -otra forma de presentación- del diamante. Ambos son carbono, pero su estructura es muy distinta.

Las capas apiladas de grafeno conforman la masa de grafito

Sin embargo, el grafito también tiene propiedades útiles para la industria, desde los lápices hasta los ladrillos y los crisoles, sin dejar de lado los electrodos, los pistones o los reactores nucleares. Es un excelente conductor eléctrico y resulta duro y resistente en determinadas condiciones. A la vez, mezclado con una pasta, tiene características de friabilidad, como en el caso de las puntas de los lápices, que parecen derramarse en las hojas y las manchan.

Su función consiste en dejar pequeñas capas de material intrincadas entre las fibras de celulosa, de modo que le dan el color característico al papel manchado. Estas capas son pilas de otras mucho más pequeñas del material elemental que conforma el grafito: el grafeno. Lo descubrieron hace pocos años dos científicos rusos, Andre Geim y Konstantin Novoselov, que experimentaban con una punta de lápiz a la que le pasaban cinta adhesiva para comprobar la composición del material que se quedaba pegado. Las muestras arrancadas con la cinta se extrajeron de ésta y se analizaron en microscopios para desvelar su configuración. Así se descubrieron las sucesivas capas atómicas que conforman el grafito.

Se llamó grafeno a la unidad elemental, que consiguieron extraer mediante métodos de laboratorio para estudiar sus particularidades. Entonces confirmaron, con sorpresa, que era un material nuevo, más duro que el diamante, transparente pero a la vez muy denso y un gran conductor de la electricidad. Es además un material muy flexible, pese a su dureza, y tiene una serie de propiedades que le hacen muy interesante.