Premio Nobel de Física para la investigación del grafeno

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

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Andre Geim, a la izquierda, y Konstantin Novoselov. (Fotos: Sergeom, Wikimedia Commons y University of Manchester)

El grafeno es un nombre muy reconocido en el mundo de la divulgación científica. Es un material sorprendente y, en cierta medida, nuevo. La información sobre las propiedades admirables del grafeno y los avances científicos y tecnológicos basados en estas propiedades se están publicando constantemente. De momento, algunas son ideas teóricas, otras ya son prototipos de laboratorio. Pero los expertos coinciden en que el grafeno está muy cerca de poder ser utilizado en la práctica. El premio Nobel de este año se entregará a los que aislaron por primera vez el grafeno, a los físicos Andre Geim y Constantin Novoselov de la Universidad de Manchester.

Un trozo de grafito

Se trata de un material nuevo y a la vez antiguo, ya que es sólo una parte de la estructura atómica del grafito. El grafito, a escala atómica, está formado por numerosas láminas. Y el grafeno es el material que se obtiene aislando una de estas láminas. Se dice que es bidimensional porque es la única lámina de un solo átomo de espesor. Claro, es un objeto tridimensional, pero las propiedades son las propiedades de una superficie, de una sola plancha.

Los electrones de los átomos que forman esta única lámina se mueven libremente a través de ella. Por eso, el grafeno conduce la electricidad tan bien como los metales. Además, conduce mejor que los metales. Por otra parte, al tratarse de una lámina monoátomo, es casi transparente, y un material muy resistente al mismo tiempo, los enlaces químicos que unen los átomos son muy robustos y estables. Los expertos destacan además que el efecto Hall es fácilmente visible, es decir, cuando la lámina del grafeno es atravesada por un campo magnético, crea un campo eléctrico en el material. Esta propiedad útil también aparece en muchos otros materiales pero a temperaturas muy bajas. En el grafeno aparece a temperatura ambiente. En definitiva, es un material maravilloso.

Pero el grafeno tiene un problema: no es fácil aislarse. A pesar de que las láminas del grafito no se unen con mucha fuerza entre sí, aislar una es muy complejo. Y ese material que en teoría parece maravilloso no se podía crear.

Método del celo

Hasta 2004. Ese mismo año, Andre Geim y Constantin Novoselov utilizaron el método del celo para exfoliar el grafito, es decir, aislar las planchas únicas de grafeno. Al frotar el grafito sobre un trozo de silicio obtenían trozos de cientos de láminas. A ellos se les pegaba un material similar al celo por las dos caras, y cuando se abría el celo obtenían trozos con menos láminas. Geim y Novoselov repetieron repetidamente este proceso hasta que aislaron las planchas únicas.

El método no fue nuevo, pero nadie logró aislar el grafeno. Los dos científicos premiados sí, y tras confirmar que las placas eran de un solo átomo, obtuvieron unos electrodos que midieron la conductividad del grafeno y el efecto Hall.

Este trabajo tuvo una gran repercusión; la comunidad científica esperaba obtener el grafeno, que tres años después era un material 'de moda'.

Rusos en Inglaterra

Andre Geim y Konstantin Novoselov han nacido en Rusia, donde han cursado sus estudios de física. Después trabajaron juntos en los Países Bajos, donde Geim fue el director de la tesis de Novoselov y, cuando éste se trasladó a Inglaterra, fue también él. El trabajo del grafeno se llevó a cabo en la Universidad de Manchester. Andre Geim se hizo famoso por haber ganado en el año 2000 el Ig Nobel de Física junto al físico sir Michael Berry. Es la primera persona que gana el Nobel y el Ig Nobel.