Fisikako Nobel saria, grafenoaren ikerketarentzat

Andre Geim, ezkerrean, eta Konstantin Novoselov.
(Argazkiak: Sergeom, Wikimedia Commons eta University of Manchester)

Grafenoa oso izen entzuna da zientzia-dibulgazioaren munduan azkenaldian. Material harrigarria da, eta, neurri batean, berria. Etengabe ari da argitaratzen grafenoaren propietate miresgarriei buruzko informazioa eta propietate horietan oinarritutako aurrerapen zientifiko eta teknologiko asko. Oraingoz, burutazio teorikoak besterik ez dira batzuk; beste batzuk, berriz, laborategiko prototipoak dira dagoeneko. Baina adituak ados daude grafenoa oso gertu dagoela praktikan erabili ahal izatetik. Aurtengo Nobel saria, hain zuzen, grafenoa lehen aldiz isolatu zutenei emango diote, Manchesterko Unibertsitateko Andre Geim eta Konstantin Novoselov fisikariei.

Grafito-puska bat

Material berria eta, aldi berean, zaharra da, grafitoaren egitura atomikoaren zati bat besterik ez delako. Grafitoa, eskala atomikoan, xafla ugariz osatuta dago. Eta grafenoa da, hain zuzen, xafla horietako bakar bat isolatuta lortzen den materiala. Bi dimentsiokoa dela esaten dute, atomo bakarreko lodiera duen xafla bakarra delako. Noski, hiru dimentsioko objektua da, baina propietateak gainazal bateko propietateak dira, xafla bakar batenak.

Xafla bakar hori osatzen duten atomoen elektroiak aske mugitzen dira xaflan zehar. Horregatik, metalek bezain ondo eroaten du grafenoak elektrizitatea. Gainera, metalek baino hobeto eroaten du beroa . Bestalde, atomo bakarreko xafla denez, ia gardena da, eta oso material gogorra aldi berean, atomoak elkarrekin lotzen dituen lotura kimikoak oso sendoak eta egonkorrak dira. Adituek azpimarratzen dute, gainera, Hall efektua erraz erakusten duela; hau da, grafenoaren xafla eremu magnetiko batek zeharkatzen duenean, eremu elektriko bat sortzen du materialean. Propietate erabilgarri hori ere agertzen da beste material askotan, baina oso tenperatura baxuetan. Grafenoan, berriz, giro-tenperaturan agertzen da. Azken batean, material miresgarria da.

Baina arazo bat du grafenoak: ez da erraza isolatzen. Nahiz eta grafitoaren xaflak ez zaizkion elkarri indar handiz lotzen, bakarra isolatzea oso konplexua da. Eta teorian miresgarria dirudien material hori ez zegoen sortzerik.

Zeloaren metodoa

2004 urtera arte. Urte hartan, Andre Geimek eta Konstantin Novoselovek zeloaren metodoa erabili zuten grafitoa esfoliatzeko; alegia, grafeno-xafla bakarrak isolatzeko. Grafitoa silizio-puska baten gainean igurtzita, ehunka xafladun puskak lortzen zituzten. Horiei zeloaren antzeko material bat itsasten zitzaien bi aldeetatik, eta, zeloa zabaltzean, xafla gutxiagoko puskak lortzen zituzten. Geimek eta Novoselovek behin eta berriz errepikatu zuten prozesu hori, xafla bakarrak isolatu zituzten arte.

Metodoa ez zen berria, baina beste inork ez zuen lortu grafenoa isolatzea. Saritutako bi zientzialariek bai, eta, xaflak atomo bakarrekoak zirela baieztatu ondoren, elektrodo batzuk lortu zizkieten, eta grafenoaren eroankortasuna eta Hall efektua neurtu zituzten.

Lan horrek oihartzun handia izan zuen; zientzialarien komunitatea grafenoa lortu zain zegoen, eta, hiru urte geroago, 'modako' materiala zen grafenoa.

Errusiarrak Ingalaterran

Andre Geim eta Konstantin Novoselov Errusian jaioak dira, eta han egin zituzten fisikako ikasketak. Gero, Herbeheretan egin zuten elkarrekin lan; Geim izan zen, hain zuzen, Novoseloven tesiaren zuzendaria, eta hura Ingalaterrara joan zenean, bera ere joan zen. Grafenoaren lana Manchesterko Unibertsitatean egin zuten. Andre Geim ezaguna egin zen, lehenago, 2000. urtean fisikako Ig Nobel saria irabazi zuelako sir Michael Berry fisikariarekin batera. Nobel saria eta Ig Nobel saria irabazten dituen lehen pertsona da.