Grafeno: el nuevo material que va a revolucionar la tecnología.

Hace ahora siete años se descubrió el grafeno. Corrijo, hace siete años se aisló por primera vez. Del grafito, el mismo de las minas del lápiz de su mesa, salió casi por casualidad una fina lámina (tan delgada que tiene un átomo de espesor) con la ayuda de una vulgar cinta aislante. Sin embargo, la ciencia no entiende de casualidades, así que el material se caracterizó, se vieron sus propiedades y aplicaciones. Fibra óptica y ordenadores decenas de veces más rápidos, paneles solares o sensores de todo tipo son algunas de las posibilidades que ofrece de este material fino, resistente, flexible, transparente y superconductor por citar algunos de sus prodigios. Sus padres, Andre Geim y Kostya Novoselov, han ganado un Nobel en Física y el público, ya desde 2012, empezará a disfrutar de este material. Aunque no lo sepa, el futuro móvil de su hija, el primero flexible, estará hecho de grafeno.

Se ha vuelto definitivamente la mirada al mercado y la producción empieza a ser industrializada y sencilla. «El grafeno es rígido y perfecto en todos los sentidos. A pesar de que los medios de producción no sean muy sofisticados, el resultado es de buena calidad», explica Francisco Guinea, del Instituto madrileño de Ciencia de Materiales del Centro Superior de Investigaciones Científicas. España se está posicionando como productor global de grafeno.

De momento, son cuatro empresas las que fabrican a nivel industrial este producto, cuyos principales consumidores son asiáticos. «Se estima que para 2020 el mercado sea de 675 millones de euros», explica Jesús de La Fuente, de la empresa vasca Graphenea. Su proceso de producción se está revelando como el mejor para grandes cantidades (la mayor producción ha sido de 80 cm2 para uso en investigación) y medioambientalmente seguro. Se parte de algún gas rico en carbono, como el metano, se rompe la molécula en hornos a 900-1.000 grados y los átomos de carbono se van depositando encima de un material como el cobre. El único residuo es el hidrógeno.

Aquí van las diferentes aplicaciones, desde las primeras, pantallas o radares, hasta las que vendrán después, complejísimos circuitos eléctricos. Como declaraba uno de los expertos consultados, cualquier objeto, ropa, papel, ventanas o nuestro propio cuerpo, será electrónico. Además, no es nocivo para la salud, puesto que también nosotros estamos hechos de carbono.

Pantallas táctiles? flexibles, planas y transparentes. El óxido de indio, material clave hasta ahora para la industria, es escaso y caro, y el grafeno se está posicionando tanto en el área de dispositivos móviles como en células fotovoltaicas.
Sensores. El grafeno al ser tan fino detecta cualquier cambio en su superficie. El equipo de Tomás Palacios Gutiérrez, del departamento de Ingeniería Eléctrica y Ciencia de la Computación del Instituto Tecnológico de Massachusetts, trabaja en desarrollar prototipos de sensores, médicos como glucómetros, de calidad en alimentos, y en etiquetas de identificación de radiofrecuencia o etiquetas inteligentes. «Algunas de las aplicaciones serán sensores de glucosa y del conocido E. Coli en los plásticos que envuelven frutas. Con etiquetas inteligentes y si todos los objetos del mercado las tuvieran, pasarías por unos sensores que automáticamente identificarían el grafeno y te dirían cuánto tienes que pagar. Las actuales de silicio resultan caras», explica.
Transistores. IBM anunciaba hace un año la creación de un transistor de 100 Ghz. Después le llegó el turno a los investigadores de UCLA; de la Universidad californiana salió un prototipo de laboratorio capaz de alcanzar una frecuencia de 300 GHz. «Los transistores son los interruptores que permiten que pase la corriente dentro de los procesadores de los ordenadores», explica Palacios. Determinan la velocidad de los procesos en función de la cantidad que dejan pasar; con el último transistor desarrollado, alcanzaría los 3.000 km por segundo.

Uno de los problemas de la monocapa de grafeno es la «ausencia de banda prohibida». Es muy buen conductor pero, a diferencia de otros materiales, no tiene banda prohibida, que es la que permite interrumpir del todo el flujo de corriente. Con los transistores monocapa, el apagado no era una operación cien por cien eficiente. Hasta que se dio con el grafeno bicapa. Los investigadores de la Universidad de Manchester acaban de anunciar nuevos resultados en el estudio del material de dos capas, aunque «el problema es que todavía no hay un método bueno para crecer este grafeno en grandes proporciones», explica Palacios. Su uso sigue siendo muy limitado; falta un proceso productivo industrializado a gran escala.
Sin renunciar a otras posibilidades. «Hay un debate enorme sobre nuevos estados de la materia, como la superconductividad encontrada en bicapas de grafeno. Tiene mucho interés», explica Guinea.
Industria aeroespacial. Las posibilidades en el espacio como compañero de la fibra óptica son numerosas. La condición: que se desarrolle una economía de escala, que la demanda crezca y que salga rentable producir grafeno. «En el sector aeronáutico  europeo la innovación es cuestión de supervivencia. A la larga si no, los chinos nos comerán crudos», afirma Roche.
Baterías para coches eléctricos. Los coches eléctricos siguen teniendo problemas de recarga. Son lentos a la hora de repostar y su autonomía no es la más eficiente. «El almacenaje es el campo de batalla. Se piensa en el grafeno como conductor. Los condensadores son dos placas conductoras separadas por una capa aislante. Mientras más delgada sea esa capa, más capacidad de almacenaje. Ése es el problema real», explica Lora.

Los materiales «raros» de la actual revolución tecnológica
Los lectores de CD, DVD, IPAD, los auriculares de su lector MP3, flourescentes, resonancias magnéticas o teléfonos móviles existen gracias a ellos. Las tierras raras no comparten el mismo espacio que el carbono (grafeno) en la tabla periódica, aunque son parte sustancial de la tecnología que invade nuestra vida de cada día. Son 17 elementos químicos que se encuentran amalgamados y a los que se bautizó como «raros», no por su escasez, sino precisamente por la dificultad para separarlos. Coparon el campo de la pigmentación sustituyendo al venenoso cadmio y al selenio y sus propiedades magnéticas los han convertido en los elementos preferidos para hacer imanes permanentes. Neodimio, Samario, Praseodimo en su mayoría vienen, como el resto de las «raras», de China, que controla el 95 por ciento del mercado mundial a pesar de contar sólo con el 33 por ciento de las reservas. Si antes convenía comprar a China, ahora empieza a ser realmente caro. De una tonelada a 100 euros se ha pasado a los 5.000 euros y, mientras los chinos rentabilizan así su compra de hierro extranjero, Europa y EE UU planean sustituirlos o empezar a explotar sus yacimientos.

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