Copypasteo una serie de articulos publicados en diverentes medios sobre la "nueva" forma alotropica del carbono descubierta (en realidad no es nueva, ya que consiste en una hibridacion SP2 del cárbono en planos identica a la del grafito...en resumen, una lámina de 1 átomo de espesor del mismo) y sobre sus posibles aplicaciones.
espero que os guste 
Donald Ray Huffman levantó con dificultad del sofá su cuerpo largo y nudoso y alzó su copa en el
cálido aire de Creta el pasado 5 de octubre. "Brindemos por Andre y Konstantin y por este nuevo
reconocimiento a la física del estado sólido". Ese atardecer estaba con Donald y Wolfgang Krätschmer
en la terraza de un hotel de la isla griega festejando la concesión del Premio Nobel de Física 2010 a
Andre Geim y Kostya Novoselov por su trabajo en grafeno, una nueva forma cristalina de carbono,
estrictamente bidimensional. Participábamos en un congreso que celebraba el 25º aniversario del
descubrimiento de otra forma de carbono, la fascinante molécula de C60, el fullereno, en el que tuve
el honor de dar una conferencia sobre nuestro trabajo en grafeno.
Lo que hacía especial ese momento es que Donald y Wolfgang, según los científicos allí reunidos,
habrían sido justos merecedores del Nobel de Química, concedido por ese descubrimiento a Kroto,
Curl y Smalley en 1996. Y allí estaban, sin rastro de amargura o despecho, celebrando el
reconocimiento otorgado por la academia sueca a otros colegas que habían descubierto nuevas
maravillas en el reino del carbono.
Se conocen dos formas cristalinas, tridimensionales, de carbono: diamante y grafito. A pesar de estar
compuesto por átomos de la misma naturaleza química, sus propiedades físicas no pueden ser más
diferentes. El grafito es de color negro y tan blando que se emplea como mina en los lápices. El
diamante es transparente e imposible de rayar por ninguno de los materiales conocidos. A estas
formas cristalinas tridimensionales se había unido en 1984 la estructura cerodimensional, el C60,
idéntica a un balón de futbol, pero 100 millones de veces más pequeña. En 1991, Ijima había
identificado la forma unidimensional del carbono, el nanotubo. Aislar la forma bidimensional, el
grafeno y, sobre todo, explorar sus extraordinarias propiedades ha sido la contribución de Geim y
Novoselov.
Geim es un físico ruso verdaderamente creativo. Dotado de un alma inquieta que le hace atropellarse
al hablar y saltar de un tema de investigación a otro, es devoto de una escuela prácticamente olvidada
en la física actual: la de los anticuados experimentos de cátedra en los que uno mismo, con sus manos
y equipos más bien pedestres, realiza un experimento simple para ver lo que ocurre. Andre los realiza
los viernes a última hora de la tarde cuando la mayor parte de sus colegas han partido rumbo al pub
más cercano donde resguardarse del clima inexorable de Manchester.
Su joven colega Novoselov, también nacido y educado en Rusia, se incorporó con entusiasmo a los
divertimentos vespertinos de los viernes. Su habilidad experimental y capacidad de trabajo dieron
fruto al final del verano de 2004: uno de esos experimentos les permitió aislar grafeno, un cristal
formado por un solo plano de átomos de carbono con simetría hexagonal, por un improbable método:
exfoliar grafito pegándole repetidamente una cinta adhesiva y frotando con paciencia los copos de
grafito adheridos a la cinta sobre una superficie para depositarlos en ella. Aquí apareció la suerte, ya
que la superficie elegida fue un cristal de silicio oxidado que rondaba por el laboratorio y que
presentaba por casualidad el espesor de óxido preciso para que el cristalito de grafeno fuese visible al
microscopio óptico. Así identificaron trocitos por varios planos individuales de grafito desacoplados,
que presentaban las propiedades cuánticas esperadas para un material bidimensional.
Geim y Novoselov, generosa e inteligentemente, se abrieron a las colaboraciones necesarias para
demostrar que los electrones se mueven en grafeno más deprisa que en cualquier otro sólido, que es el
material más flexible, más deformable, más duro y con mejor conductividad térmica. Además de
mostrar sorprendentes propiedades cuánticas, con él ya se fabrican transistores que conmutan más
deprisa que los existentes, contactos metálicos más transparentes para pantallas táctiles flexibles y
toda una panoplia de diversas aplicaciones posibles. Esta suerte de fiebre del oro ha conducido a Geim
y Novoselov al Nobel tan solo seis años después de su experimento.
Aquella noche en Creta, Wolfgang preguntó: "¿Cuál crees que será la nueva forma del carbono?",
mientras Donald mascullaba: "Los fullerenos han producido más de 3.000 patentes, pero todavía no
hay una sola aplicación real, ¿pasará lo mismo con el grafeno?". "Bueno, a Rutherford le dieron el
Nobel por mostrar que la física atómica era interesante, no por construir una central nuclear", musité.
Volvimos a brindar por Andre y Kostya.
Próximamente en sus pantallas: el grafeno
Posible competidor del silicio, este derivado del grafito apunta como material del
futuro - Los dispositivos táctiles podrán enrollarse - Nuevos y viejos formatos
convivirán un tiempo
MIGUEL CALZADA 06/08/2010
Puede que en unos años el valle más famoso de la era de la informática tenga que cambiar de nombre.
Al norte de California, entre montañas y autopistas, una extensa aglomeración de empresas de nuevas
tecnologías es conocida como Silicon Valley, en inglés valle del silicio, elemento químico con el que se
fabrican los microchips.
Puede que en unos años el valle más famoso de la era de la informática tenga que cambiar de nombre.
Al norte de California, entre montañas y autopistas, una extensa aglomeración de empresas de nuevas
tecnologías es conocida como Silicon Valley, en inglés valle del silicio, elemento químico con el que se
fabrican los microchips. Pero el futuro, dicen algunos expertos y muchas publicaciones científicas,
está en los chips de grafeno, un material resistente, transparente y extremadamente flexible.
Científicos surcoreanos acaban de construir la primera pantalla táctil de este material. Tiene 30
pulgadas y puede doblarse y enrollarse hasta ocupar un espacio mínimo. IBM, el gigante de la
informática, presentó este invierno sus primeros chips de grafeno, 10 veces más veloces que los de
silicio. Los fabricantes de baterías para móviles anuncian que mejorarán su producto gracias a este
derivado del grafito, con el que también está hecha la radio más pequeña del mundo, diseñada por el
Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). ¿Estamos ante una nueva revolución que traerá
ordenadores aún más rápidos y pantallas aún más pequeñas? ¿O hablar del valle del grafeno es tan
solo fantasía?
Las pantallas del futuro serán flexibles, eso está claro. Los principales fabricantes se afanan en buscar
nuevas fórmulas, no solo de grafeno sino también de tecnología OLED, basada en una capa que emite
luz y está formada por componentes orgánicos (polímeros). También se intenta hacer papel
electrónico con óxidos de metal o variantes del silicio clásico, como silicio cristalino o sus
combinaciones con el caucho, bastante más elástico.
El instituto de nanotecnología en el que han desarrollado la primera pantalla táctil de grafeno, en la
Universidad Sungkyunkwan de Seúl, ha conseguido llamar la atención de las grandes compañías. El
sector está inquieto. Pantallas que se doblan como un papel y que dentro de poco, según James Tour,
de la Universidad de Rice (Houston) y uno de los químicos más prestigiosos de la última década,
podrán enrollarse "hasta formar un pequeño lápiz que nos pondremos tras la oreja". Samsung, líder
mundial en diversas ramas de la industria electrónica, ya ha anunciado que en dos años
comercializará un artilugio parecido.
¿Qué ocurrirá entonces con los netbooks, esos pequeños ordenadores que coparon el mercado el año
pasado y que parecían el último grito? ¿Y qué será del iPad de Apple? En sus cuatro primeros meses
de vida, se han vendido más de tres millones de esta tableta ultraportátil que hace las veces de
ordenador y teléfono. Pero incluso el gran invento de 2010 dejaría de tener sentido si sale al mercado
una pantalla que pesa menos y que, extendida, es más grande y nítida, mientras que, enrollada, ocupa
mucho menos espacio.
Para Chema Lapuente, divulgador tecnológico y director del programa de radio SER Digital, no se
trata de la posible desaparición de los portátiles o del iPad. Es algo que va mucho más allá: "Tengo
clarísimo que las pantallas enrollables en color, las que realmente vas a poder llevar a cualquier lado,
son el futuro. No es solo que vayan a acabar con los portátiles más pequeños. Es que acabarán con el
libro, con el periódico y con todo lo que te puedas imaginar". Lo mismo predice el profesor Tour:
"Como mucho en 10 años, y puede que incluso antes de cinco, este tipo de monitores inundará el
mercado. Es cuestión de tiempo, solo depende de cuánto dinero se invierta". Y de lo que tarde el
precio en ser competitivo.
Desde que se sintetizó por primera vez en 2004, los avances en el campo del grafeno han sido
espectaculares. Las publicaciones especializadas bullen con artículos que presentan a esta estructura
de carbono como la panacea. Es transparente, pero conduce muy bien la electricidad, al menos 100
veces más rápido que el silicio. Una pantalla de grafeno es conductora por sí misma, por lo que no
necesita de un entramado de circuitos por debajo. Al ser flexible, no solo puede enrollarse, sino que
también puede recubrir superficies que no sean planas (¿pantallas esféricas, cónicas, cilíndricas?). Es
barato porque forma parte del grafito que se encuentra en un lapicero cualquiera. La Universidad de
Columbia asegura que es el material más resistente del mundo. Y además, no contamina.
Elsa Prada, investigadora en grafeno del CSIC de Madrid, considera que se han superado todas las
expectativas: "Muchas de las teorías que ayer se calificaban de sueños se están haciendo poco a poco
realidad". Asusta ver las teorías de hoy, posibles realidades del futuro: microchips mil veces más
rápidos y teléfonos móviles mil veces más potentes que los ordenadores que conocemos.
Sin embargo, no toda la comunidad científica comparte este optimismo. El célebre físico holandés
Walt De Heer afirma que "el grafeno nunca reemplazará al silicio". "Nadie que conozca el mundillo
puede decir esto seriamente. Simplemente, hará algunas cosas que el silicio no puede hacer. Es como
con los barcos y los aviones. Los aviones nunca reemplazaron a los barcos". Especialmente
significativa resulta la opinión de Andre Geim, descubridor del grafeno, Premio Körber 2008 y
candidato a un próximo Nobel. En ocasiones ha hecho declaraciones más bien escépticas sobre la
inminencia de esta revolución. Preguntado por su parecer actual, aprovecha para matizar: "A menudo
la imaginación corre más deprisa que la razón, es parte de la naturaleza humana. Pero en el caso del
grafeno sí que hay fuego detrás del humo. Normalmente un material nuevo tarda entre 15 y 30 años
en pasar del ámbito académico al industrial. Y después otros 10 para ser producido en serie. Ni
siquiera han pasado cinco años y el grafeno ya está en el ámbito industrial". Esas son las buenas
noticias, pero Geim tiene también palabras de desaliento: "Todavía no está nada claro que la
tecnología del grafeno vaya a ser mejor de la que ya existe. Cuenta aún con muchos problemas,
demasiados como para ser enumerados. Tendrá muchas aplicaciones, pero las más obvias, como los
chips o las pantallas, pueden acabar siendo un fiasco, mientras que otras que hoy no son importantes
pueden ser verdaderas minas de oro. El problema es que no sé cuáles triunfarán. Solo puedo predecir
con exactitud el pasado".
Pocos dudan de que en breve llegarán las asombrosas pantallas que renovarán el mercado de todo
tipo de ordenadores y teléfonos móviles. Antonio Castro Neto, físico de la Universidad de Boston y
otro de los pioneros del grafeno, pronostica que podrán comprarse de aquí a dos años. Pero para la
verdadera revolución, para un mundo de chips y circuitos que no sean de silicio, habrá que esperar
mucho más: "Al menos una década", sentencia Castro Neto.
El principal obstáculo es la fabricación en cadena pero, de conseguirse, la producción de grafeno
promete ser barata y de bajo impacto ecológico. Al ser mejor conductor que el silicio, pierde menos
energía, con lo que los circuitos duran más y consumen menos. Es carbono puro y se encuentra en
abundancia en cualquier parte, en cualquier país del mundo (se genera como desecho al escribir con
un lápiz, por ejemplo). Su uso generalizado en la industria permitiría suprimir otros materiales más
caros y contaminantes, como el óxido de titanio o el óxido de estaño indio con el que se fabrican ahora
la mayoría de las aplicaciones electrónicas transparentes. Pero, como recuerda el profesor Castro
Neto, la transición puede no ser ni fácil ni rápida: "El silicio es un gran negocio en el que se ha
invertido muchísimo dinero".
En lugar de pensar en una transición veloz, como las que llevaron del cobre al germanio y del
germanio al silicio, quizás sea más realista pensar en una larga convivencia de lo viejo (el silicio) con
lo nuevo (el grafeno). Así lo espera Rod Ruoff, químico especializado en ingeniería mecánica de la
Universidad de Texas. "Es más inteligente pensar en este nuevo material como un suplemento para
fabricar híbridos. No he conocido a un solo trabajador en la industria, ni tan siquiera los más
soñadores, que crea en una sustitución completa del silicio. Quizás deberíamos escucharlos más a
ellos y menos a los académicos", opina Ruoff.
Tras los prodigios que hemos presenciado en los últimos años (hace dos décadas ni siquiera existía
Internet), es lógico ilusionarse con el futuro. Chema Lapuente, que asesora a los consumidores de alta
tecnología desde la web tuexperto.com, cree que muchas de las maravillas del presente, como los
libros electrónicos, no son más que "un apaño temporal" en espera del definitivo salto hacia delante.
"La clave es que tu pantalla sea flexible. Todo lo demás es un apaño temporal", explica Lapuente. Lo
que todas las empresas buscan es el dispositivo omnisciente que acapare televisión, teléfono,
ordenador, Internet... El aparato que todo el mundo necesite comprar para poder vivir en esta
sociedad hiperinformatizada. Que para conseguirlo haya que recurrir al grafeno es solo una
posibilidad.
A medio camino entre los escépticos y los idealistas, se encuentra el investigador Francisco Guinea, el
mayor experto español sobre el tema. Promotor de un nuevo método experimental basado en el
estudio del grafeno, Guinea cree que el nuevo material "aumentará las prestaciones de los sistemas
informáticos más complejos, como los que tienen las grandes empresas. Pero los circuitos de un
ordenador seguirán siendo de silicio en un futuro próximo".
Así que habrá que esperar y, aunque los iPads de última generación no podrán tardar mucho, Silicon
Valley seguirá llamándose igual, aunque en todos los mapas aún figure tal y como lo bautizaron los
exploradores españoles: valle de Santa Clara, patrona de los navegantes. Andre Geim, padre del
material milagroso, lleva un lustro investigándolo y recorriendo el mundo para dar conferencias. Ha
escuchado miles de veces lo de que ya está aquí la revolución del grafeno. Es realista, pero al mismo
tiempo considera que "es bueno tener un sueño, quizás algún día se haga realidad". Y confiesa que
lleva cinco años sintiéndose "como Alicia en el País de las Maravillas, que necesitaba correr todo el
tiempo solo para quedarse en el mismo sitio".
Hace poco más de cinco siglos, Colón buscó una ruta alternativa para llegar a las deseadas Indias. Con
grandes esfuerzos (y falta de confianza de sus contemporáneos), marchó en la dirección contraria a la
del resto de navegantes. En el camino, sin esperarlo, hizo un descubrimiento que cambiaría el futuro
de la humanidad. La historia nace a menudo de iniciativas que desafían el camino establecido, de
personas que se aventuran en la otra dirección.
Esta actitud es la que llevó hace seis años al descubrimiento de un material que amenaza con
revolucionar el mundo de la tecnología. El grafeno era hasta hace poco una quimera, un modelo
teórico usado por los físicos que nunca se había logrado sintetizar. Se trata de la membrana más fina
posible, pues es carbono de un átomo de grosor, y tiene la apariencia de una tela transparente y
flexible, a la par que resistente y conductora de electricidad. El carbono del que está hecho es un
elemento fascinante, pues si bien es muy común (nosotros mismos estamos compuestos en gran parte
de carbono), da lugar a muy diversos materiales tan solo cambiando la forma en la que unos átomos
se unen a otros. Cuando se empaqueta densamente en una estructura tridimensional, tenemos un
diamante. Cuando se organiza en capas bidimensionales débilmente unidas, tenemos grafito, con el
que se fabrican las minas de los lápices.
Pues bien, para comprender el grafito y sus derivados, los físicos llevaban 50 años estudiando las
propiedades matemáticas del grafeno. Una de ellas era precisamente la de que un material así no
podía existir. Se pensaba que, si se conseguía aislar una sola capa de grafito, estaría tan llena de
defectos que sería inestable a temperatura ambiente. En 2004, el físico Andre Geim, de la Universidad
de Manchester, buscaba una nueva línea de investigación para un estudiante de doctorado que
acababa de llegar. No siempre es fácil tener a mano un tema nuevo. Konstantin Kostya Novoselov,
que así se llamaba el recién llegado, iba a aparecer en su despacho en cualquier momento y no sabía
qué ofrecerle. Entonces tuvo una idea. Otro de sus estudiantes estaba investigando el grafito. Para el
estudio de este material, es necesario que su superficie esté lo más pulida y limpia posible. Para ello,
en estos laboratorios de alta tecnología se usa un método bastante rudimentario. Simplemente se pega
un trozo de cinta adhesiva sobre la muestra y se tira con garbo. De esta forma se arrancan las capas
más superficiales, que suelen estar dañadas y contaminadas, y se analiza el grafito restante. Las cintas
de celo usadas para el pulido se tiran sin más. Sin embargo, en un giro genial, a Andre se le ocurrió
mirar en esa otra dirección, la de los restos pegados al celo, y proponerle a Kostya el estudio de las
capas de grafito que normalmente se desechan. Lo que ninguno de los dos se imaginaba es que, entre
los cientos de laminillas pegadas a la cinta, algunas serían monocapas cristalinas de grafito, o sea,
grafeno, cuyas propiedades revolucionarían la física de los materiales.
El grupo de Manchester consiguió medidas de transporte electrónico a través de grafeno. Con estos
resultados viajaron a EE UU y los presentaron en la reunión anual más famosa de físicos de la materia
condensada, el March Meeting. Sabían que tenían unos resultados nuevos y con potencial en el
mundo de las aplicaciones tecnológicas, pero no se imaginaban que sus medidas guardaban aún más
sorpresas, esta vez de carácter fundamental y filosófico.
Casualmente, en 2005, un importante profesor español y experto en grafito disfrutaba de un año
sabático en la Universidad de Boston. Francisco Paco Guinea, del Instituto de Ciencia de Materiales
de Madrid, y otros dos colegas, Antonio Castro Neto y Nuno Peres, vieron los resultados de Kostya y
se dieron cuenta de que no solo se hallaban ante una proeza experimental, sino ante un hito en el
campo de la física. Resulta que los electrones del grafeno se comportan de una manera muy especial.
No se rigen por las ecuaciones que usualmente describen el comportamiento de materiales normales,
como los semiconductores o los metales, sino que se parecen a los de partículas muy difíciles de
generar y detectar, para cuyo estudio se construyen gigantescos aceleradores de partículas como el
LHC de Ginebra. Gracias en gran parte a la visión de Paco, el grafeno nos brinda la posibilidad de
acceder a esta física de altos vuelos con pocos medios y desde el modesto laboratorio de una
universidad.
Además de las aplicaciones de microelectrónica y pantallas, otras propuestas incluyen paneles solares
y supercapacitores (baterías que se recargan al instante). Desde la biotecnología se ha pensado en
usarlo para encapsular virus. Son tan solo algunos ejemplos. Lo que está claro es que, en su corta vida,
el grafeno ha capturado la imaginación de científicos de todo el mundo. Y promete dar mucho más
que hablar.
Nobel de Física para dos científicos rusos por sus
trabajos sobre el grafeno
Andre Geim y Konstantin Novoselov han hecho experimentos fundamentales de
este nuevo material bidimensional que tiene propiedades únicas y múltiples
aplicaciones potenciales
EL PAÍS - Madrid - 05/10/2010
Andre Geim y Konstantin Novoselov, científicos de la Universidad de Manchester (Reino Unido), han
sido distinguidos este año con el Premio Nobel de Física "por sus experimentos fundamentales sobre
el material bidimensional grafeno ", según ha anunciado hoy el Comité Nobel de la Academia de las
Ciencias de Suecia.
Una lámina de carbono, de un átomo de grosor, está detrás del Nobel de Física de este año. Los dos
galardonados, Geim (Rusia, 1958) y Novoselov (Rusia, 1974), han demostrado que el carbono en esa
configuración plana tiene propiedades extraordinarias originadas en el mundo de la física cuántica. El
grafeno es un nuevo material, extremadamente delgado y resistente que, como conductor de la
electricidad, se comporta como el cobre, y como conductor de calor, supera a cualquier otro material
conocido. Es casi completamente transparente y tan denso que ni siquiera el helio, el átomo de gas
más pequeño, puede atravesarlo, explica la Fundación Nobel.
Geim, de nacionalidad holandesa, y Novoselov, británico-ruso, obtuvieron el grafeno a partir del
grafito normal, el material de las minas de los lápices, y lograron una lámina de un grosor de solo un
átomo. Muchos pensaban entonces que era imposible que un material así fuera estable. Sin embargo,
a partir de los trabajos de estos dos científicos, los físicos pueden estudiar ahora una nueva clase de
materiales bidimensionales con propiedades únicas.
El grafeno también tiene una amplia variedad de aplicaciones posibles, incluida la fabricación de
nuevos materiales y de dispositivos electrónicos avanzados. Los transistores de grafeno pueden ser
sustancialmente más rápidos que los actuales de silicio, con lo que se podrán fabricar ordenadores
más eficaces. También, como es transparente y un buen conductor, se vislumbran aplicaciones en
pantallas de dispositivos electrónicos e incluso paneles solares.
Geim, en una conferencia vía telefónica, ha declarado que no esperaba el premio y que intentará evitar
que esta distinción cambie su rutina. "Mi plan para hoy es ir al trabajo y terminar un artículo que
tengo pendiente", ha señalado. El Comité Nobel ha informado de que Novoselov, de 36 años, es el
físico más joven premiado con un Nobel desde 1973, informa la agencia Reuters.
El Nobel de Física se entrega desde 1901 (excepto en años concretos: 1916, 1931, 1934, 1940, 1941 y
1942) y está dotado con 10 millones de coronas suecas (1,1 millones de euros). Ayer se dio a conocer el
de Fisiología y Medicina, que fue para Robert Edwards por el desarrollo de la fertilización in vitro.
Seguirán al de Física, el de Química (mañana), Literatura (jueves), de la Paz (viernes) y cerrará la
ronda de estos galardones el de Economía, que se fallará el lunes próximo.
Geim obtuvo el Nobel alternativo por hacer levitar una rana
Geim y Novoselov (el segundo fue alumno de doctorado con el primero) deben disfrutar con sus
experimentos. Los realizados para obtener el grafeno sorprenden por su sencillez conceptual (ir
separando capas de grafito hasta lograr una sola aislada, que es el nuevo material). Pero ya antes
habían hecho experimentos peculiares. En 1997, Geim logró hacer levitar una rana en un campo
magnético, "una forma ingeniosa de ilustrar los principios de la física", dice la Fundación Nobel.
Por aquellos experimentos con la rana, recibieron en 2000 el IgNobel de Física, uno de los
galardones que se consideran Nobel alternativos y que se dan desde hace 20 años para aquellos
trabajos "que primero hacen reir y después pensar". "Creo que soy el primero que ha obtenido
ambos Nobel y estoy muy orgulloso de los dos premios", ha comentado hoy Geim.
