sábado, 26 de abril de 2014

El futuro está en el grafeno: circuitos integrados y energía


El carbono es un elemento muy peculiar. Puede formar una forma amorfa, frágil y sin apenas valor como el grafito de la mina de los lápices o mediante la ordenación de sus átomos siguiendo un patrón cristalino, conseguir estructuras tan bonitas, duras  y caras como el diamante. También puede ser utilizado para crear algo tan ligero y resistente como la fibra de carbono, lo que nos da una idea de su versatilidad. Pero no es esto lo que nos interesa ahora, sino otra de sus composiciones, el grafeno. 
El grafeno es un material compuesto por una lámina de átomos de carbono y que últimamente está dando mucho que hablar. Concretamente es una sustancia formada por carbono puro, cuyos átomos forman una hoja de un átomo de espesor y se unen entre sí mediante un patrón hexagonal. Estas láminas son el material más delgado y fuerte del mundo, pero tienen otras prestaciones como ahora veremos. 

Aunque es similar al grafito y se puede obtener de él, el grafeno nos ofrece un sinfín de nuevas posibilidades. Una de las más investigadas por el momento es la de emplear el grafeno como sustituto de los semiconductores basados en el silicio. Con sus nuevas propiedades se pueden conseguir chips con transistores de altas frecuencias, menores tamaños y un consumo menor. 
IBM ya ha estado investigando con este material crecido sobre una superficie de carburo de silicio (SiC) mediante epitaxia u obteniendo hojas mediante exfoliación del grafito, entre otras técnicas. El resultado de las investigaciones fueron transistores de hasta 300 Ghz. De ahí el gran interés y optimismo de los científicos en este material (aunque no todos los científicos están tan de acuerdo con esto…). 
En Internet se pueden ver numerosas noticias e investigaciones sobre este nuevo material, solo basta con escribir su nombre en Google y esperar los resultados. Incluso hemos visto sitios donde explican como conseguir grafeno de forma casera. Hemos leído desde pegar/despegar una cinta adhesiva a un trozo de grafito hasta cosas más sofisticadas como la publicación de la revista Nature Materials. 
En dicha revista, un equipo del Trinity College de Dublín ha conseguido crear grandes cantidades de grafeno de forma casera con una simple batidora de cocina (400w), medio litro de agua y 20-50 gramos de polvo de grafito (obtenido en las minas de los lápices). La batidora debe estar en funcionamiento entre 10 y 30 minutos, consiguiendo escamas de grafeno del tamaño de un micrómetro suspendidas en el agua. Los resultados, un grafeno bastante limpio y bueno para emplearlo en ciertas aplicaciones. 
La compañía Thomas Swan podrá llevar este proceso a escala industrial y conseguir 1 kg al día (ten en cuenta que cada metro cuadrado de este material solo pesa 0,77 miligramos) de este material que ahora solo podía conseguirse en pequeñas cantidades y mediante procesos costosos. Así se podrá empezar a usar en circuitos integrados, pantallas y dispositivos electrónicos flexibles, vendajes, cubiertas para estructuras de construcción, etc. 
Pero no queda aquí la cosa, además ahora sabemos que GRAFENO + AGUA SALADA = ELECTRICIDAD. Así es, tal como lo estás leyendo, se ha descubierto que si se deja fluir agua salada a través de la estructura del grafeno se consigue energía eléctrica. Con este avance se abren nuevos horizontes para las hidroeléctricas en agua salada y nuevas fuentes energéticas para la humanidad. 
La electricidad producida se debe a una descompensación de su carga eléctrica al circular por él le agua salada. En unos puntos se desabsorben los electrones del carbono y en otros se reabsorben, generando así la corriente eléctrica. Si se aumenta la velocidad del flujo de agua, también lo hace la electricidad generada, otro dato curioso. Y aunque en la actualidad el proceso se realice a escala nanométrica, cuando se consiga grafeno en cantidades industriales se podrá emplear para generar grandes cantidades de energía.