Artigo traducido por un sistema de tradución automática. Máis información aquí.

Grafeno, un material revolucionario para as novas tecnoloxías

O recente premio Nobel aos descubridores desta forma bidimensional do grafito destapou as súas posibilidades na fabricación de pantallas e procesadores
Por Jordi Sabaté 16 de Novembro de 2010
Img grafeno portada
Imagen: CORE-Materials

A punta dun lapis está composta de grafito, unha forma alotrófica do diamante, omaterial máis duro descrito ata a data. Con todo, parece queo grafito cede ante a máis mínima presión contra o papel e espállase pola folla de celulosa. En realidade, nin cede nin se espalla,senón que se exfolia en sucesivas capas ata a máiselemental delas, unha capa transparente dun só átomo de grosorque supera ao diamante en dureza, densidade, resistencia á temperatura econdutividade. É o grafeno, o material a cuxas capas apiladas chamouse ata agora grafito. O seu descubrimento revelou as súas futuras e revolucionarias aplicacións tanto na fabricación de pantallas táctiles e solares como no desenvolvemento de procesadores ata cen veces máis potentes que os actuais de silicio. Os seus descubridores recibirán o próximo mes o premio Nobel de Física 2010.

Grafito e grafeno

Imagen: CORE-Materials

O diamante é a formacristalizada en que o carbono se atopa na natureza de modo máis estable emaioritario. As grandes rocas de diamante ou as pequenas betas seaprecian tanto pola súa beleza como polas súas propiedades de dureza eestabilidade ante a temperatura. Os resultados no corte e na talla son óptimos, polo que consegue formas de extrema beleza que explican o seu prezo no mercado. Tamén se usa para cortar outros materiais duros, como os metais.

Se o diamante sométese acondiciónsexcepcionais de presión e temperatura -condiciones que só sepoden conseguir nun laboratorio especial ou nas capas máis baixasdo subsolo-, transfórmase nun material negro e rugoso, unha sortede patito feo. Este coñécese como grafito, un alótrofo -outra forma de presentación- do diamante. Ambos son carbono,pero a súa estrutura é moi distinta.

As capas apiladas de grafeno conforman a masa de grafito

Con todo, o grafito tamén ten propiedades útiles para a industria, desde os lapis ata os ladrillos e os crisois, sen deixar de lado os eléctrodos, ospistones ou os reactores nucleares. É un excelentecondutor eléctrico e resulta duro e resistente en determinadascondicións. Á vez, mesturado cunha pasta, ten características de friabilidad, como no caso das puntas doslapis, que parecen derramarse nas follas e mánchanas.

A súa función consiste en deixar pequenas capas de material intrincadas entre as fibras de celulosa,de modo que lle dan a cor característica ao papel manchado. Estascapas son pilas doutras moito máis pequenas do materialelemental que conforma o grafito: o grafeno. Descubrírono hai poucos anos dous científicos rusos, Andre Geim e Konstantin Novoselov, que experimentaban conunha punta de lapis á que lle pasaban cinta adhesiva para comprobar a composición do material que quedaba pegado. As mostras arrincadas coa cinta extraéronse desta e analizáronse en microscopios para desvelar o seuconfiguración. Así se descubriron as sucesivas capas atómicasque conforman o grafito.

Chamouse grafeno á unidade elemental, que conseguiron extraer mediante métodos de laboratorio para estudar as súas particularidades. Entón confirmaron, con sorpresa, que era unmaterial novo, máis duro que o diamante, transparente pero aa vez moi denso e un gran condutor da electricidade. É ademaisun material moi flexible, a pesar da súa dureza, e ten unhaserie de propiedades que lle fan moi interesante.

Procesadores de grafeno

A primeira delas é que a súacondutividade, superior á do sílice, non desprendetanto calor ante o desprazamento dos electróns polo seusuperficie. Diso derívase un dos seus principais usos: comoprocesador en dispositivos informáticos portátiles. Estes hansebaseado sempre en obleas de sílice -aínda o están- e rexistraron diversos problemas, sobre todo, enaparellos pequenos como os móbiles e os computadoresportátiles. Un deles é o excesivo quecemento por culpa do procesador, o que deriva en perda deeficiencia e desgaste dos materiais.

Polo momento, os procesadores de grafeno non pasan da fase de laboratorio, xa que se tenta conseguir un sistema de fabricación eficaz

A segunda cualidade notabledo grafenoestá moi relacionada coa primeira: para que os electróns desprácense pola súa superficie, requíresemenos enerxía da que precisa o sílice. Por tanto, nun dispositivoportátil, un hipotético procesador baseado en grafeno conseguiría unmaior aforro enerxético e duración da batería, ademais dunmenor quecemento. En decembro de 2008, IBM anunciou que habíafabricado e caracterizado transistores que operaban a frecuencias de26 ghz e, en febreiro deste ano, a mesma compañía sinalou que avelocidade destes novos transistores alcanzaba os 100 ghz.

Pero polo momento osprocesadores degrafeno non pasan da fase de laboratorio, xa que aínda se tenta conseguir un sistema de fabricación de capas quesexa eficaz e sen impurezas. Fontes de empresasimplicadas na súa produción aseguranque en dez anos poden ser unha realidade, o que con toda probabilidadesería unha nova revolución tecnolóxica. De todos os xeitos, algúnsexpertos aseguran quenon sería comparable á que xa supuxo a aplicación dosíliceás tecnoloxías computacionales.

Pantallas de grosor atómico

ImgImagen: ChemistryWorldUK

Outradas características do grafeno que máis chamou a atencióné que, a pesar da súa extrema dureza e densidade, sexa un material dunhaflexibilidade extraordinaria. Isto débese a que é un cristal dafinura do grosor dun átomo cun peso apenas perceptible. Calcúlase que unha capa de grafeno capaz de cubrir un estadio de fútbolpesaría da orde dun gramo. Se a esta ductilidade elixeireza únese a súa elevada condutividade electrónica, o grafeno convértese nun gran candidato para as pantallas dos dispositivosdo futuro.

As súascaracterísticas de flexibilidade permitiríanlle encartarse eestenderse a gusto do usuario para mostrar tanto unha gran pantallaen alta definición como unha pulseira con información, nas súasmúltiples variantes. Doutra banda, combinado coa coñecida comotintasolar, podería resultar un material adecuado para desenvolverpaneis de enerxía solar que facilitasen que os dispositivos se recargasena si mesmos, mesmo en condicións de baixa luminosidade.Unha compañía dedicada ao desenvolvemento de proxectos de enerxíasalternativas recibiu xa por parte dunha empresa de capital chinés uninvestimento de 300 millóns de dólares para investigacións con tintasolar.