Grafeno: sueño o realidad de la nanotecnología

Figura VI.

La otra propiedad teórica trascendental del grafeno reside en lo siguiente: en este material se presenta, casi didácticamente, el efecto Hall cuántico, por el cual la conductividad perpendicular a la corriente electrónica toma valores discretos, o cuantizados, permitiendo esto medirla con una precisión increíble. La cuantización implica que la conductividad del grafeno nunca puede ser cero. Esto ha hecho promisorio al grafeno como estándar para las normas metrológicas del efecto Hall cuántico. Sobre esto se trabaja en diferentes laboratorios de Metrología a nivel mundial, entre ellos el Centro Español de Metrología.

Sobre muchos de estos estudios experimentales y teóricos han trabajado desde hace varias décadas los científicos Andre Geim y Konstantin Novoselov, principalmente en los experimentos de aislamiento de capas de grafeno en 2004. Geim y Novoselov han sido galardonados con el Premio Nobel de Física 2010 por sus trabajos pioneros en el desarrollo del grafeno para el diseño de nuevos dispositivos electrónicos flexibles y más eficientes, tales como ordenadores, pantallas táctiles y paneles solares. Lo que en sus inicios parecía un sueño por las sorprendentes propiedades que se visionaban.

Se sabe que muchas nanoestructuras que han sido recientemente descubiertas, tales como los nanotubos de carbono, están relacionadas con el grafeno. En la Figura 6 se muestra esquemáticamente cómo se configuran los nanotubos a partir de láminas de grafeno. Los nanotubos de carbono fueron descubiertos en 1991 por Sumio Iijima, científico japonés ampliamente galardonado por sus trabajos en estos materiales y que recibió el Premio Príncipe de Asturias de Investigación Científica y Técnica en 2008 junto a otros cuatro científicos por ser referentes mundiales en el campo de la Ciencia de Materiales y la Nanotecnología. Tradicionalmente los nanotubos de carbono se han descrito como hojas de grafeno enrolladas sobre sí mismas, y de hecho las propiedades de los nanotubos de carbono pueden entenderse en términos de las del grafeno. Los nanopergaminos de carbono ( carbon nanoscroll: Figura 6) se han estudiado teórica y experimentalmente en los últimos tiempos; recientemente, en abril de 2010, dos científicos de universidades norteamericanas M. M. Fogler, y A. H. Castro Neto, y el científico español Francisco Guinea, investigador del Instituto de Ciencia e Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), publicaron un artículo en el que entre otros aspectos teóricos estudiaban el control electrostático de la envoltura de los nanopergaminos como una demostración de la factibilidad de su uso en el diseño de nuevos equipos electrónicos.

Volviendo al grafeno, el noticiero de Internet 20minutos.es, en su sección de Tecnología, publicaba una noticia titulada “El grafeno impreso será la base de las futuras pantallas táctiles”. En efecto, un grupo de científicos y tecnólogos de la Universidad de Sungkyunkwan en Corea del Sur y de la empresa transnacional Samsung, han centrado su atención en el estudio del grafeno impreso el cual permitiría crear pantallas flexibles de gran resistencia gracias a su notable transparencia y una significativa conexión eléctrica. Estos investigadores han logrado depositar una capa de grafeno de 63 centímetros de longitud sobre una lámina de poliéster. En la actualidad la fabricación de las pantallas flexibles se basa en la utilización de óxido de estaño e indio, adoleciendo estos compuestos de ser materiales frágiles y demasiado caros. Por ello su sustitución por el grafeno impreso promete ser una nueva tecnología más eficiente y barata, una vez se solventen algunas dificultades de degradación de las capas de grafeno. También en esta dirección del grafeno impreso podíamos señalar lo que está haciendo una empresa en Jessup, Maryland, USA: la empresa Vorbeck Material lanzó al mercado, a finales del 2009, uno de los primeros productos basado en el nanomaterial conocido como grafeno. Vorbeck Material está fabricando tintas conductoras basadas en el grafeno y que pueden ser utilizadas para imprimir antenas de identificación de radiofrecuencia (RFID, sus siglas en inglés) y contactos eléctricos para pantallas flexibles. La empresa se aprovecha del bajo coste de las tintas de grafeno y ya posee un acuerdo con la empresa alemana de productos químicos BASF, y el pasado año recibió 5,1 millones de dólares en financiación de la firma de inversiones privadas Stoneham Partners.