Nanocintas de grafeno. (Foto: Cortesía EMPA Pictures).
Experimentos accidentados, hipótesis y un poco de cinta adhesiva fue todo lo que necesitó la ciencia para cambiar el mundo hace una década.
DEL LABORATORIO A LA REALIDAD
La idea de crear o descubrir un súper elemento que pudiera ser resistente y a la vez ligero surgió en un laboratorio a finales del siglo XIX cuando se experimento con grafito pulverizado para medir su resistencia y reacción en compuestos. No fue sino hasta 1930 cuando se describió la estructura y enlace químico que supuestamente debía tener el grafeno, pero en 1949 el físico P.R. Wallace calculó la estructura electrónica desde un modelo hipotético de elemento.
La promesa del hallazgo que pudiese surgir de la monocapa de grafito emocionó a la comunidad científica, Hanns-Peter Boehm nombró “grafeno” al compuesto que aún no existía. Sin embargo, pasaron más de 50 años, en los que la investigación del grafeno quedó de lado ya que se pensaba que no podría crearse jamás en la realidad, debido a su inestabilidad termodinámica y fluctuaciones térmicas.
PANALES Y CINTA ADHESIVA
Las cualidades del grafeno permanecían en suposiciones e hipótesis, no se sabía con exactitud cómo darle mayor estabilidad y darle un uso real. En la Universidad de Manchester, los físicos Andre Geim y Kostya Novoselov encontraron la respuesta a la manipulación del material en su escritorio, una solución tan simple que se escapaba de sus mentes: cinta adhesiva.
Se dieron cuenta que el grafeno tenía una estructura hexagonal, parecida a un panal, y al agruparlo en capas sería más resistente y estable. Tomaban capas con cinta adhesiva y las unían pero jamás se tocaban, sólo se sobreponían de forma bidimensional. Al ser agrupado de esta forma, mostró propiedades altamente conductivas y por su transparencia reaccionó diferente a la luz y otros materiales con los que entró en contacto.
La investigación otorgó a los académicos Geim y Novoselov el Premio Nobel de Física en el 2010 y abrió la puerta del grafeno a la innovación tecnológica y como apuesta en la construcción. Irónicamente, donaron al Museo de la Fundación Nobel el dispensador de cinta adhesiva que cambió el rumbo de la sustancia imaginaria y dio vida a un súper elemento.
CAPAS Y MÁS CAPAS
El grafeno se puede trabajar hasta en capas de cien, por lo que su resistencia se maximiza y mantiene su ligereza y elasticidad. A mayor cantidad de capas, el 'panal' se hace más fuerte y permite una mayor conducción termodinámica.
Tras la revelación de un compuesto que pudiese competir con el acero en resistencia y soporte de peso, el grafeno llamó la atención en el mundo de la construcción. Arquitectos e ingenieros recurrieron a él como solución para dar fortaleza a la estructura y, a la vez, ligereza a la edificación.
Su flexibilidad le permite ser moldeable y tomar formas naturales y fluidas, cosa que no resulta tan sencilla con los materiales convencionales usados en la obra y cimentación, los cuales resultan rígidos y representan un reto en cuanto al diseño de espacios.
La forma cilíndrica que se le da al grafeno le permite funcionar como barras de soporte, pilares y hasta como elemento decorativo. Pero, ¿qué tan fuerte es en la construcción? Su dureza se estima en aproximadamente unas 200 veces la del acero, casi similar a la del diamante. En términos más comprensibles, digamos que si los tres cerditos hubiesen construido sus casas con grafeno en vez de paja y lodo, el lobo jamás las habría derrumbado con sus soplidos.
EL ORO MOLIDO DE LA CIENCIA
El grafeno ha mostrado una gran versatilidad en diversos campos. En la medicina se puede usar para reforzar implantes de tejido óseo, el campo de la energía recurre al compuesto por su capacidad de conducir energía pero también por su capacidad de almacenar energía de aquello que le rodea, es decir sirve como cable y a al mismo tiempo como batería.
Fabricantes de celulares han encontrado la respuesta a las pantallas flexibles, que permite que estas se doblen, evita que se rompan y da mayor ligereza al equipo. Distintas compañías han creado laboratorios para investigar y experimentar con diversos números de capas al igual que sus beneficios para futuros dispositivos.
Sin embargo, el costo de producción de este compuesto es tan alto que orilla a la elección de materiales convencionales. Un filamento de grafeno del grosor de un cabello puede llegar a costar 100 mil dólares. Por lo que sólo se usa y aplica en investigaciones científicas bajo estrictos controles.
ENTRE LA REALIDAD Y LA FICCIÓN
No cabe duda que el grafeno será el material del futuro, estará presente en construcciones, tecnología móvil, como recurso energético, será parte fundamental de la medicina y restauración de tejido, el hombre biónico podría convertirse en una realidad y dejará de ser sólo en personaje de ficción.
Si pasaron 50 años para que el grafeno pasara de la utopía física a la realidad, podrían pasar otros período igual para hacer de esa realidad algo costeable y accesible para que todos los mercados pudieran aprovechar e implementar el 'súper' compuesto en mejoras de la vida diaria.
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