Jose Maria Pitarke, director de nanoGUNE y presidente de la Graphene Week.

“El grafeno ya está en nuestras vidas; pero todavía no ha cambiado nuestras vidas”

El grafeno es uno de los materiales del futuro, con prometedoras aplicaciones en campos de la tecnología que van desde la electrónica, la ingeniería, los blindajes, la potabilización de aguas o la biomedicina. Realmente, el grafeno puede representar para el s.XXI lo que los plásticos representaron para el s.XX, un material que puede cambiarlo todo.

Desde que se descubrió en 2004 por Andre Geim y Konstantin Novoselov -que recibirían por ello el premio Nobel de Física en 2010- el grafeno ha creado enormes espectativas. Y no es para menos. Se trata de un compuesto de carbono puro, pero que forma una lámina unidimensional (de un átomo de grosor) cuyo teselado hexagonal recuerda a los paneles de las abejas. Esta estructura le confiere al grafeno no una, sino varias propiedades increíbles.

Para empezar, es el material más resistente conocido. La unión covalente entre los átomos de carbono es tan fuerte, que su dureza (que en física no indica “rigidez” como en lenguaje vulgar sino “resistencia al rayado”) es casi la misma que la del diamante, 200 veces mayor que la del acero. Si pusiéramos un alfiler encima de una lámina de grafeno y aplicáramos el peso de diez personas, el grafeno no sería horadado. Pero es que si algún daño quebrara su estructura produciendo un hueco, el grafeno tiene capacidades autorregenerativas: los carbonos consiguen atraer a otros átomos próximos, reestableciendo los enlaces y regenerando el teselado.

A esto hay que añadir que el grafeno es tan flexible como una lámina de celofán, completamente elástico y extremadamente ligero y transparente. Es un excelente conductor del calor y de la electricidad. Y es completamente compatible con los tejidos biológicos.

Hablar del grafeno es hablar de un material que va a revolucionar el siglo XXI. Pero ¿cuándo estará en nuestras vidas? ¿Cuánto tiempo se estima que va a pasar entre el laboratorio y la tecnología cotidiana?

El grafeno ya está en nuestras vidas; pero todavía no ha cambiado nuestras vidas. ¿Lo hará? No lo sabemos. Lo que sí sabemos es que en un solo material (el grafeno) se combina un buen número de propiedades extraordinarias. El grafeno es el mejor en todo: flexibilidad, resistencia mecánica, impermeabilidad, conductividad térmica, movilidad electrónica y, además, es transparente. Y, por lo tanto, tiene el potencial de posibilitar aplicaciones revolucionarias. Algunas tardarán algunos años en llegar: sensores, pantallas táctiles, células solares flexibles, baterías, supercondensadores, fotodetectores….

Sin embargo, para ciertas aplicaciones disruptivas en electrónica y biomedicina quizá tengamos que esperar décadas. En el marco de la gran iniciativa europea sobre el grafeno, lo que llamamos Graphene Flagship, se persigue llevar el grafeno en el transcurso de diez años de los laboratorios de investigación a la sociedad.

En la conferencia no solo se ha hablado del grafeno, sino de otra docena de nuevos materiales bidimensionales. ¿Tienen también estos “hermanos” del grafeno propiedades tan prodigiosas?

Con el grafeno se consiguió por primera vez en el año 2004 aislar de forma estable una sola capa de átomos de carbono, la lámina más fina que uno pueda imaginar, casi un millón de veces más fina que una hoja de papel. Y posteriormente se ha conseguido aislar en una sola capa todo tipo de átomos, lo que llamamos materiales bidimensionales, y se ha conseguido, asimismo, combinar esas capas una encima de la otra como en un pastel milhojas guardando cierta distancia entre capas consecutivas. El hecho de que estas láminas bidimensionales tengan el grosor de un solo átomo abre todo un abanico de propiedades y aplicaciones que hace pocos años no estaban a nuestro alcance.

La Graphene Week es la cita anual de la Graphene Flagship, la mayor iniciativa de investigación de la UE, con un presupuesto de 1.000 millones de euros. Este año se ha realizado en Donostia. ¿Indica esto que España y Euskadi están bien posicionados para ser punteros en la investigación del grafeno y para la transferencia de la I+D+i a las empresas?

Efectivamente, esto indica que en el País Vasco estamos llevando a cabo investigaciones punteras en este ámbito. No solamente estamos llevando a cabo investigaciones punteras, tanto de carácter fundamental como de carácter aplicado, sino que además desde nanoGUNE lanzamos hace ya varios años una iniciativa empresarial, Graphenea, dedicada a la producción de grafeno que hoy en día es líder mundial en la comercialización de este material.

Esta revolución tecnológica de perspectivas casi ilimitadas empezó casi de manera casual. Uno de los padres del grafeno, Konstantin Novoselov, cuenta que hizo un experimento “de viernes por la noche” para satisfacer su curiosidad de conseguir cristales de grafito muy finos. ¿No indica esto la enorme importancia de la investigación básica, no finalista, a veces despreciada?

El descubrimiento del grafeno representa un claro ejemplo de la importancia de la investigación fundamental. Si Geim y Novoselov se hubieran limitado a la búsqueda de aplicaciones que cambiaran nuestras vidas, nunca habrían logrado aislar una sola capa de átomos de carbono.

Lo que perseguían con su experimento era conseguir cristales de grafito muy finos para ver cómo cambiaban sus propiedades electrónicas. Y lo que consiguieron es aislar una a una las capas de las que está formado el grafito, a pesar de que todos creíamos entonces que no sería posible aislar de forma estable una sola capa bidimensional de ningún material.

El grafeno se empezó entonces a investigar en laboratorios de todo el mundo, incluido nanoGUNE en Donostia desde su inauguración en 2009. En nanoGUNE iniciamos investigaciones de carácter fundamental. Inicialmente no pensamos en la producción de grafeno y menos en su comercialización. Pero cuando alguien se acercó a nosotros interesado en la producción y comercialización de grafeno nuestro posicionamiento en investigación fundamental nos permitió fundar con éxito Graphenea en el año 2010.

Este es otro ejemplo de la importancia de la investigación fundamental y de la oportunidad que ésta nos brinda para dar el salto a iniciativas empresariales. Un país necesita generar conocimiento propio y contar con los expertos que lo generan para poder mantener un posicionamiento competitivo a nivel internacional. De lo contrario, nuestro tejido empresarial se encontrará siempre en segunda posición mirando afuera para poder avanzar.

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