Estamos viviendo en
una era donde la tecnología es un factor primordial en nuestras vidas. A nuestro alrededor podemos divisar diferentes
objetos tecnológicos que usamos en nuestro cotidiano vivir, como computadores,
celulares, televisores, etc. Estos productos poseen ciertas características en
su composición, algunos de ellos se componen de ciertos materiales como el
metal, cobre, entre muchos. Pero existe un material que viene a revolucionar el
mercado de la producción de objetos tecnológicos, llega como un catalizador
de ventajas y beneficios que afectará en nuestro futuro y logrará cambiar
la visión que tenemos sobre los productos de nuestro cotidiano usar: el
grafeno.
Introduciendo este nuevo material, el grafeno es una
sustancia formada por carbono puro que sigue una estructura hexagonal similar a
los panales de abejas. También se ha establecido al grafeno como el material
más fuerte que haya sido medido, esto es el equivalente a 200 veces más fuerte
que el acero estructural, además de poseer gran conductividad térmica y una
amplia elasticidad. Este material ha sido investigado, evaluado y desarrollado
durante los últimos años por diferentes científicos; entre ellos Andre Geim y
Konstantin Novoselov, obteniendo el Premio Nobel de Física del año 2010 por
iniciar la investigación del material en cuestión. Varios de estos
investigadores llegan a concluir que este nuevo material podría mejorar e
incluso perfeccionar variadas áreas como la medicina, electrónica, milicia,
etc. Es aquí cuando comenzamos a hablar sobre el grafeno como catalizador de beneficios y ventajas a futuro.
Comenzando con una
definición de este material, se le llama grafeno al átomo de carbono que se une
en láminas planas en forma bidimensional con el espesor de tan sólo un átomo,
cuya forma es hexagonal, semejante al panal de abejas. Es un material
transparente y de alta conductividad. En cualquier material, la energía
asociada con la temperatura produce que sus átomos vibren en su lugar. Cuando
los electrones viajan a través del material, pueden chocar con estos átomos
vibrantes, dando lugar a la resistencia eléctrica. Es por esto que los
materiales son mejores conductores en el cero absoluto. En el grafeno, los
átomos que vibran a la temperatura ambiente producen una baja resistividad, lo
que hace que el grafeno sea muy prometedor en aplicaciones de transistores y en
el caso de chips y ordenadores de gran velocidad.[1]
Gracias a los trabajos dirigidos por Changgu
Lee y Xiaoding Wei[2], se puede medir la resistencia que tiene el
grafeno. Para probarlo se hicieron agujeros de un micrómetro de ancho sobre una
lámina de silicio, se puso en cada uno de éstos una muestra perfecta de grafeno
y se rompió el material último mencionado con un instrumento puntiagudo hecho
de diamante. Dando un ejemplo más básico para comparar este procedimiento,
podemos forjar la idea de un hilo de telaraña del ancho de un lápiz que podría
detener un avión en pleno vuelo. Otro ejemplo similar para comparar este
experimento sería si se pusiera sobre una taza de café una lámina de grafeno,
se situara encima un lápiz, y en lo alto de éste se colocase un elefante en
equilibrio, la lámina de grafeno no presentaría transformación alguna.
Todo apunta a que se podrán crear nuevos
dispositivos electrónicos en miniatura con este material. Aunque la realidad de
sus aplicaciones no se evidenciará hasta que aparezcan los primeros productos
comerciales.
A medida que los científicos van desarrollando
el grafeno, también se enfocan en encontrar el proceso más rápido, económico y
ecológico para producirlo, lo que beneficiaría tanto a nuestro planeta como a
las futuras empresas productoras de este material. Uno de estos métodos es el “Método
de la cinta adhesiva”, que consiste en aplicar una “cinta adhesiva” doblada a
los dos extremos de la pieza de grafito.
Repitiendo el proceso varias veces se obtiene una única capa de grafeno. Otra forma de obtención es colocando nanotubos
de carbono en una superficie de metil metacrilato para después abrirlos con
plasma y así formar láminas de grafeno.[3]
Durante
el año 2011 se desarrolló un sistema más sencillo y ecológico, el cual consiste en convertir el
dióxido de carbono en capas de grafeno gracias a la quema de magnesio metálico
puro en hielo seco. Como explica el director del grupo de investigación de la
Universidad de Illinois del Norte, el profesor Narayan Hosmane[4]
"está científicamente comprobado que la combustión de magnesio metálico en
dióxido de carbono produce carbono, pero la formación de este carbono con capas
de grafeno como producto principal no había sido identificada ni probada como
tal hasta nuestro informe".
Inicialmente
el objetivo no era producir este futurista material, sino producir nanotubos de
carbono de una sola pared. "Sin embargo aislamos capas de grafeno. Nos
sorprendió a todos", explica el investigador. Hasta el momento la
producción del grafeno, se requería de productos químicos peligrosos y técnicas
complicadas. Frente a ellos, este método es más simple, verde y rentable. Esto
apunta favorablemente a nuestra idea del
grafeno como beneficiador ventajoso.
Ya adentrándonos a lo
que podrían ser los usos de este material, se pueden mencionar variadas
funciones y áreas en las que se vería involucrado. Nadie imaginaría el uso de
grafeno en la industria de la música, pero este material llegó para
sorprendernos. Desde que hace un tiempo, investigadores de la Universidad de
Berkeley en California afirman que crearán los primeros audífonos basados en
grafeno, la cual mejorará la calidad del sonido de manera notoria; buenas
nuevas para los amantes de la música.
Uno de los avances planeados
a la hora de utilizar el grafeno es en
el desarrollo de implantes artificiales. Las propiedades de este material,
resistencia y estabilidad, permitirían que fuera utilizado en la creación de
implantes para tejidos neuronales.
Por otro lado, los
resultados del trabajo e investigaciones realizados en particular por el equipo
de la Universidad Técnica de Múnich a través de experimentos y pruebas en
células ganglionares de la retina, serían una muestra clara de que el grafeno
también puede ser usado en medicina con un alto porcentaje de éxito.
La electrónica tampoco
podía quedarse atrás. Científicos del Politécnico di Milano y la Universidad de
Illinois parece confirmar que los circuitos integrados, que forman parte de
cualquier dispositivo electrónico, podrían mejorarse con grafeno, ya que
podríamos contar en los próximos años con microprocesadores más veloces,
flexibles o incluso más pequeños.
La aparición de
dispositivos flexibles en la última edición del CES fue una verdadera
revolución, lo que lleva a que la tecnología siga retroalimentándose con nuevos
avances que mejoren su impacto. La Universidad de Northwestern ha buscado la
posibilidad de conseguir estructuras basadas en grafeno, que permitirían el
diseño e impresión 3D de estructuras flexibles.
Continuando en el área
tecnológica, el grafeno podría ser utilizado para crear cámaras de sensores
sensibles, lo que ayudaría a la captura de imágenes más cercanas a la
realidad. Gracias a su alta
conductividad eléctrica, el sensor de grafeno podría captar las señales
eléctricas de manera más prolongada, lo que mejoraría la nitidez de las
imágenes tomadas.
Uno de los factores
importantes a considerar para la creación de algún dispositivo electrónico, es
el de la duración de sus fuentes de energía. El grafeno podría prolongar la
duración de estas baterías, llegando a durar una semana y tan sólo cargándolas
durante 15 minutos.
Como último ejemplo,
el tratar de frenar el avance de la contaminación y el buscar las posibilidades
del uso del mar para nuestro beneficio, lograron dar con otro probable uso del
revolucionario material. Los científicos del MIT idearon filtros en las
desaladoras basados en grafeno monoporoso, lo que permitiría ejercer una menor presión y un aumento
asociado de la velocidad de los propios procesos de desalinización.[5]
A pesar de que todas
estas pruebas e hipótesis han sido afirmadas por medio de simulaciones y aún no
son llevadas a una investigación o experimentación de materiales concretos, no
cabe duda alguna que el grafeno seguirá llamando la atención de los
investigadores, llevándolos a adentrarse más
la extraña y beneficiosa naturaleza de este material.
Por esta razón, hablamos del grafeno como un material
ventajoso en un futuro próximo. Los investigadores de los
departamentos de Química Analítica y Química Física Aplicada de la Universidad
Autónoma de Madrid (UAM) han logrado la obtención de grafeno por métodos
electroquímicos (procesos en los cuales se utilizan compuestos que requieren un
menor uso de algún elemento en específico), lo que lleva a estos científicos a
dirigirse a este tipo de química como una “química verde”, en otras palabras,
más natural y ecológica.
Para el profesor Tomás Palacios del Massachusetts
Institute of Technology (MIT) (Palacios, 2013)"uno de los motivos por los
que hay tantos países interesados en desarrollar el grafeno es porque permitirá
en un futuro de diez a veinte años tener nuevos productos, nuevas aplicaciones
y aumentar la productividad". El uso del grafeno en lugar de otros
materiales, minerales o elementos podría ser beneficioso en el caso de alguna
escasez de los ya mencionados, combatiendo así futuras crisis.
En conclusión, podemos afirmar nuestra idea
del grafeno como un catalizador de bienes y beneficios que serían ventajosos en
unos años más. No cabe duda alguna que este material, un semiconductor que
puede operar a escala nanométrica y a temperatura ambiente, posee propiedades
que ningún otro semiconductor ofrece. Como reflexión general, los beneficios
que traería el uso del grafeno, en un no tan lejano futuro, no son ni ficción
ni fantasía. Este material llegó a revolucionar y mejorar nuestro mundo
cotidiano. Todo apunta a que se podrán crear nuevos productos que facilitarían
la comodidad y calidad de nuestra vida, llegando a tener una función ecológica,
evitando crisis y restableciendo nuestro medio ambiente, aunque la realidad de
sus aplicaciones no se evidenciará hasta que aparezcan los primeros productos
comerciales. Como opinión formada a partir de lo desarrollado en este texto,
seremos parte de un futuro repleto de atributos, que estarán marcados por este
nuevo químico, volviendo así a nuestro mañana un lugar más simple, cómodo y de
mejor calidad.
WEBGRAFÍA
-Oyervides Muñoz, Ernesto (2011) “Grafeno:el material más fuerte del
mundo” Disponible en:
www.postgradoeinvestigacion.uadec.mx/CienciaCierta/CC24/10%20grafeno.html
-La Ciencia de Mulas Francis (2010) “2010
Nobel, Física: Andre Geim y Konstantin Novoselov por el descubrimiento del
grafeno”. Disponible en:
http://francisthemulenews.wordpress.com/2010/10/05/2010-nobel-fisica-andre-geim-y-konstantin-novoselov-por-el-descubrimiento-del-grafeno/
-Flores,
Javier (2011) “Mejoran el sistema de producción del grafeno”. Disponible en: http://www.muyinteresante.es/innovacion/sociedad/articulo/premio-nobel-silicio-tecnologia-nuevos-materiales-producir-grafeno-de-manera-sencilla
-El mundo.es (2013) “Desarrollan una nueva
técnica para conseguir grafeno a menor coste”. Disponible en: http://www.elmundo.es/elmundo/2013/08/19/nanotecnologia/1376908667.html
-Bernardo,
Ángela (2013) “7 usos sorprendentes del grafeno”. Disponible en: http://blogthinkbig.com/7-usos-sorprendentes-del-grafeno/
-Vega, Yadira “Las promesas del grafeno”
Disponible en: http://saberesyciencias.com.mx/sitio/home/10-portada/53-las-promesas-del-grafeno
-Página web Elcorreo.com “Investigadores
españoles descubren nuevas ventajas del grafeno”. Disponible en:
http://www.elcorreo.com/innova/investigacion/20130430/nuevas-ventajas-grafeno-201304301242-rc.html
Página web 20minutos.es (2013) “El grafeno, un
material llamado a combatir futuras crisis”. Disponible en: http://www.20minutos.es/noticia/1799506/0/grafeno/material/futuras-crisis/
[1] http://francis.naukas.com/2010/10/05/2010-nobel-fisica-andre-geim-y-konstantin-novoselov-por-el-descubrimiento-del-grafeno/
[3] http://francis.naukas.com/2010/10/05/2010-nobel-fisica-andre-geim-y-konstantin-novoselov-por-el-descubrimiento-del-grafeno/
[4] http://www.muyinteresante.es/innovacion/sociedad/articulo/premio-nobel-silicio-tecnologia-nuevos-materiales-producir-grafeno-de-manera-sencilla
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