El Grafeno

Bajo este nombre se esconde uno de los materiales del futuro cercano, pero ¿qué es y para que sirve?
El grafeno es una fina lámina cuyo espesor es de un átomo, compuesta totalmente por carbono. Si tenemos una malla de atomos de carbono unidos entre ellos como un panal de abejas y la enrollamos formando una bola, tenemos un fullereno, si la malla la enrollamos formando un cilindro tenemos un nanotubo, si tenemos muchas mallas unas sobre otras tenemos grafito y si sólo tenemos una malla extendida entonces tenemos grafeno.
Estos panales de carbono extendido presentan unas propiedades físicas que han atraído desde hace unos pocos años a los investigadores.
Sus cualidades más importantes son las siguientes...

* Los electrones que se mueven en el “panal” formado por celdas hexagonales con átomos de carbono en los vértices, debido a la interacción con esta red, se comportan como cuasipartículas sin masa llamadas fermiones de Dirac, que se mueven a una velocidad constante independientemente de su energía (como ocurre con la luz), en este caso a unos 106 m/s. La importancia del grafeno en este aspecto consiste en estudiar experimentalmente este comportamiento, que había sido predicho hace más de 50 años de manera teórica.
* El grafeno presenta un efecto llamado efecto Hall cuántico, por el cual la conductividad perpendicular a la corriente toma valores discretos (y ninguno entre ellos), permitiendo esto medirla con una precisión increíble. Otros semiconductores presentan este efecto a temperaturas muy bajas, pero únicamente el grafeno lo mantiene a temperatura ambiente. Esta propiedad lo convierte en un semiconductor de extraordinaria calidad: esta cuantización significa que la conductividad del grafeno nunca puede ser cero (su valor mínimo depende de la constante de Planck y la carga del electrón).
* Debido a las propiedad anteriores, los electrones del grafeno pueden moverse libremente por toda la lámina y no quedarse aislados en zonas de las que no pueden salir (efecto llamado localización de Anderson, y que es un problema para sistemas bidimensionales con impurezas).

En resumen, todo esto es que el grafeno es un semiconductor que a incluso a escala nanométrica y temperatura ambiente presenta propiedades que ningún otro semiconductor tiene, con lo cual se pueden crear dispositivos electrónicos a escalas nanométricas sin que se vean influidos por ejemplo por la radiación cósmica que nos bombardea continuamente y que es la causante de que la tecnología basada en silicio tienda a desaparecer, pues el silicio a escala nanométrica es inestable.

Ahora sabemos también que es el material más fuerte conocido, con lo que también se abre un abanico de otros posibles usos a parte del electrónico.

La forma de producir grafeno es de chiste: cojemos un trozo microscópico de grafito, lo frotamos sobre un chip de silicio, con lo cual depositamos cientos de láminas superpuestas de carbono. Lo separamos del silicio con ácido y las capas de láminas las separamos con cinta adhesiva. Si, con cinta normal y corriente. Se coloca el material entre dos cintas y luego se estira, así repetidamente se van separando las capas hasta que tenemos capas de 1 átomo de grosor.
Claro, este no es el proceso que se usa habitualmente, aunque seguro que algún que otro becario tragó con el trabajito al principio.

¿Cuánto tiempo pasará hasta que tengamos este material en todos nuestros móviles, televisores, ordenadores, cámaras, etc...?