Premi Nobel de Física per a la recerca del grafè

2010/10/05 Roa Zubia, Guillermo - Elhuyar Zientzia

• Fisika
• Materialak

Andre Geim, a l'esquerra, i Konstantin Novoselov. (Fotos: Sergeom, Wikimedia Commons i University of Manchester)

El grafè és un nom molt reconegut en el món de la divulgació científica. És un material sorprenent i, en certa manera, nou. La informació sobre les propietats admirables del grafè i els avanços científics i tecnològics basats en aquestes propietats s'estan publicant constantment. De moment, algunes són idees teòriques, unes altres ja són prototips de laboratori. Però els experts coincideixen que el grafè està molt prop de poder ser utilitzat en la pràctica. El premi Nobel d'enguany es lliurarà als que van aïllar per primera vegada el grafè, als físics Andre Geim i Constantin Novoselov de la Universitat de Manchester.

Un tros de grafit

Es tracta d'un material nou i alhora antic, ja que és només una part de l'estructura atòmica del grafit. El grafit, a escala atòmica, està format per nombroses làmines. I el grafè és el material que s'obté aïllant una d'aquestes làmines. Es diu que és bidimensional perquè és l'única làmina d'un sol àtom de gruix. Clar, és un objecte tridimensional, però les propietats són les propietats d'una superfície, d'una sola planxa.

Els electrons dels àtoms que formen aquesta única làmina es mouen lliurement a través d'ella. Per això, el grafè condueix l'electricitat tan bé com els metalls. A més, condueix millor que els metalls. D'altra banda, en tractar-se d'una làmina monoátomo, és gairebé transparent, i un material molt resistent al mateix temps, els enllaços químics que uneixen els àtoms són molt robustos i estables. Els experts destaquen a més que l'efecte Hall és fàcilment visible, és a dir, quan la làmina del grafè és travessada per un camp magnètic, crea un camp elèctric en el material. Aquesta propietat útil també apareix en molts altres materials però a temperatures molt baixes. En el grafè apareix a temperatura ambient. En definitiva, és un material meravellós.

Però el grafè té un problema: no és fàcil aïllar-se. A pesar que les làmines del grafit no s'uneixen amb molta força entre si, aïllar una és molt complex. I aquest material que en teoria sembla meravellós no es podia crear.

Mètode del zel

Fins a 2004. Aquest mateix any, Andre Geim i Constantin Novoselov van utilitzar el mètode del zel per a exfoliar el grafit, és a dir, aïllar les planxes úniques de grafè. En fregar el grafit sobre un tros de silici obtenien trossos de centenars de làmines. A ells se'ls pegava un material similar al zel per les dues cares, i quan s'obria el zel obtenien trossos amb menys làmines. Geim i Novoselov repetieron repetidament aquest procés fins que van aïllar les planxes úniques.

El mètode no va ser nou, però ningú va aconseguir aïllar el grafè. Els dos científics premiats sí, i després de confirmar que les plaques eren d'un sol àtom, van obtenir uns elèctrodes que van mesurar la conductivitat del grafè i l'efecte Hall.

Aquest treball va tenir una gran repercussió; la comunitat científica esperava obtenir el grafè, que tres anys després era un material 'de moda'.

Russos a Anglaterra

Andre Geim i Konstantin Novoselov han nascut a Rússia, on han cursat els seus estudis de física. Després van treballar junts als Països Baixos, on Geim va ser el director de la tesi de Novoselov i, quan aquest es va traslladar a Anglaterra, va anar també ell. El treball del grafè es va dur a terme en la Universitat de Manchester. Andre Geim es va fer famós per haver guanyat l'any 2000 l'Ig Nobel de Física al costat del físic sir Michael Berry. És la primera persona que guanya el Nobel i l'Ig Nobel.