Logran fabricar grafeno, el material del futuro, de forma fácil y barata

El grafeno es considerado por muchos como el material del futuro. Compuesto por nanoestructuras de carbono, podría sustituir al silicio en la fabricación de semiconductores y revolucionar la informática y la electrónica dando un paso de gigante en esos campos. El problema es que sigue siendo una sustancia costosa y difícil de fabricar. Los científicos buscan de forma infatigable la manera de obtener grafeno en grandes cantidades de forma barata y eficaz, y un grupo de investigadores europeos ha dado un nuevo paso al respecto. 

Han desarrollado un método de bajo coste para la fabricación de láminas de grafeno de varias capas. Lo ventajoso del nuevo método es que es simple, no requiere ningún equipo especial y puede ser implementado en cualquier laboratorio de cualquier parte del mundo.

El método, desarrollado por científicos del Instituto de Química Física de la Academia Polaca de Ciencias (IPC PAS) en Varsovia y del Instituto de Investigación Interdisciplinaria (IRI), en Lille (Francia) puede ser otro paso prometedor para la fabricación de grafeno a gran escala.

El grafeno fue descubierto en 2004, al quitar las capas de grafito de carbono utilizando una cinta adhesiva normal. “En lo que se había desprendido los investigadores fueron capaces de encontrar laminas de un átomo de espesor. Y eso era grafeno. Si estamos pensando en sus aplicaciones industriales, tenemos que encontrar mejores métodos para la producción de este material a gran escala, sin necesidad de utilizar un equipo caro y especializado”, dice Izabela Kamińska, uno de los investigadores del estudio.

Teniendo en cuenta la estructura, el grafeno forma una red hexagonal que se asemeja a un panal, con la diferencia de que la hoja de grafeno tiene el menor espesor posible: un único átomo.

Las propiedades inusuales del grafeno están estrechamente relacionadas con esta estructura única. El grafeno es casi totalmente transparente, más de cien veces más fuerte que el acero y muy flexible. Al mismo tiempo muestra una excelente conductividad térmica y eléctrica, lo que lo convierte en buen material para aplicaciones en electrónica, por ejemplo, para la fabricación de pantallas delgadas, flexibles y fuertes o circuitos de procesamiento rápido. También es adecuado como material para diversos sensores.

Los métodos existentes para la fabricación de grafeno requieren un equipo costoso, especializado y con complejos procedimientos de fabricación. En el nuevo método propuesto, la maquina más compleja para producir laminas de grafeno es un limpiador ultrasónico, un equipo común en muchos laboratorios.

Según explican los científicos, a nivel molecular, el grafito se asemeja a un sándwich compuesto de muchos estratos de grafeno. Estos estratos son difícilmente separables. Para debilitar las interacciones entre ellos, oxidaron el grafito. El polvo obtenido de este modo - oxido de grafito - se suspendió en agua posteriormente y se coloco en un limpiador ultrasónico. Los ultrasonidos separaron las laminas oxidadas de grafeno unas de otras y se obtuvieron escamas de oxido de grafeno con un espesor de aproximadamente 300 nanómetros.

Los investigadores tuvieron que superar algunas dificultades, como la presencia de oxigeno en los compuestos, que cambiaba las propiedades fisicoquímicas del material de conductor a aislante.

Una publicación que describe el nuevo método apareció a principios de este año en la prestigiosa revista Chemical Communications. En la actualidad, los investigadores continúan su trabajo intentando disminuir el espesor del grafeno.

Actualmente cuatro empresas españolas se disputan el control del grafeno. Acostumbrados a ocupar los vagones de cola de la innovación, resulta difícil creer que España se sitúa a la cabeza del mercado global de producción de un material llamado a ser para el siglo XXI lo mismo que fue el plástico para el XX, pero conviene ser prudentes: no es oro todo lo que reluce.

Las bondades del material están fuera de toda duda, aunque existe un problema: la falta de competitividad en los precios del grafeno frente a los materiales clásicos a la hora de embarcarse en grandes producciones. En efecto, España ya lidera la producción europea con varias empresas punteras. Sin embargo, el mercado es aún pequeño: el grafeno movió 9 millones de dólares en 2012. Las multinacionales productoras de artículos masivos de consumo no se han decidido aún a dar el salto definitivo al vacío del mercado. Se mantienen, de momento, en prudentes posiciones experimentales, aunque -eso sí- con continuas promesas de comercialización.