23 El grafeno, el mundo plano del carbono Según la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, IUPAC, el grafeno es un hidrocarburo aromático policlínico, infini- tamente alternante de anillos hexagonales de carbono. La molécula más grande contiene 222 átomos de carbono, o 37 unidades de benceno separadas. El grafeno tiene los átomos en un solo plano, sin un solo átomo fuera de lugar, en una hoja de un átomo de espesor. Una lámina de 1 m2 pesa tan sólo 0,77 miligramos. Extre- madamente fuerte, 200 veces más que el acero, y sin embargo flexible. Es un cristal único, sin límites de grano, transparente a todo tipo de luz. Su densidad es tal que ni siquiera los átomos de gas helio, los más pequeños que existen, podrían atravesarlo. No podemos predecir el impacto del grafeno, será grande sin dudas, pero no inmediato. Se trata de convertir un ma- terial maravilloso en un producto de ingeniería, y eso no se logra en un año. De los alótropos del carbono no es el diamante, el que invade los aspectos de nuestra vida, sino el grafito y el grafeno, sucios, blandos, resbaladizos, capas finas transparentes de car- bono, de peso ínfimo, los que resuelven nuestros problemas de electrónica. El grafito, la mina de lápiz, es un apilamiento de capas de grafeno, unidas entre ellas por los enlaces Van der Waals, de baja intensidad. Un milímetro de grafito contiene unos 3 millones de capas de grafeno. El doctor Tomás Palacio (MIT Centre for Graphene Devises and Systems) hizo unas declaraciones En la Universidad de Manchester Andre Geim en 2005 exfolió grafito (foto en blanco y negro), para obtener una lámina de grafeno. Obtuvo con gran habilidad obleas muy finas utilizando cinta adhesiva de oficina. Las fotos en azul claro muestran la lámina de grafeno vista por sus dos caras, por arriba y por abajo. que transcribimos aquí: “El grafeno es un material extremo, no hay nada más delgado, o con mejores propiedades de transporte de elec- trones que esta capa monoatómica de carbono. Esta y otras propiedades ofrecen tremendas propiedades en electrónica, ciencia de materiales e ingeniería química. Además esta investigación ha motivado que también se estudien nuevos materiales, que se presentan laminados, como el nitruro de boro y el bisulfito tungsteno. Estos nuevos materiales pertenecen al sueño de la nanotecnología de lograr el control atómico en la macroescala. Espero que en 2016 hayamos logrado para el grafeno las primeras aplicaciones comerciales en electrónica, química y ciencia de los materiales. Estoy convencido de que el grafeno transformará muchos sectores. En el MIT intentamos acelerar este proceso”. El 30 de abril 2009 el doctor Tomás Palacio construyó un transistor de grafeno, con velocidad entre 500 GHz y 1 THz. Con los chips de silicio se puede llegar a lo más a 100 GHz, pero po- dremos llegar con el grafeno a 1 THz, 10 veces más rápido. No sabemos cómo logró la alternancia del transistor, pero él no espera aplicaciones prácticas antes de 2016. Semiconductor a medias El grafeno tiene propiedades electrónicas únicas gracias a la bidimensionalidad y a la simetría y solidez de la trama hexagonal. Los teóricos ya habían anticipado algunas de estas propiedades hace unas décadas, pero ahora son realidad, y han disparado muchas investigaciones. Tanto IBM como Samsung investigan la electrónica basada en el carbono. Para explicar someramente las propiedades del grafeno, tenemos que re- cordar el átomo de Bohr: es como un sistema planetario Sol-planetas, con un núcleo central, (con carga eléctrica positiva), los protones, ro- deado de electrones (con carga eléctrica negativa), que dan vueltas al núcleo a cierta distancia. Los electrones circulan a dos distancias del nú- cleo, llamadas bandas energéticas de valencia y de conducción. Los electrones de valencia industria metalmecánica NUEVOS MATERIALES Tal vez nos encontramos en el umbral de una nueva época, la del carbono. Hemos usado los materiales para definir las épocas de la historia a partir de la edad de piedra, luego vino la del bronce, la del hierro, la del acero, y en los úl- timos 60 años la del silicio. En esas épocas el material ha tipificado casi toda la civilización. Pascual Bolufer, Institut Químic de Sarrià (Universitat Ramon Llull)