Grafeno por el Prof. Dr. D. Miguel Ortuño Ortín, académico de número

El grafeno ha sido el material más estudiado, al menos desde un punto de vista teórico, en los tres últimos años. Consiste en una única capa de átomos de carbono que se unen formando una red hexagonal, es decir, con forma de panel de abejas. El grafito, que es el material de las minas de los lápices, es un aglomerado de capas de grafeno. Los nanotubos de carbono no son más que grafeno enrollado en una dirección de manera que se forma un cilindro. Y los fullerenos son esferas nanométricas de grafeno curvado. La importancia de los nanotubos y los fullerenos en distintas ramas de la ciencia es grandísima, pero en esta columna nos vamos a centrar en el grafeno en sí. En 2004, varios investigadores de la universidad de Manchester consiguieron aislar una única capa de grafeno por un método sorprendente por su extrema simplicidad: con una cinta adhesiva aplicada a los trazos de escritura de un lápiz. Hoy en día, se están realizando grandes esfuerzos en desarrollar una técnica que permita la obtención a escala industrial de grafeno para poder utilizarlo en alguna de sus muchas posibles aplicaciones. Pero la primera pregunta es ¿qué tiene el grafeno de especial? La respuesta a esta pregunta está en la simetría de la red hexagonal que hace que los electrones en grafeno se muevan como si fueran partículas relativistas sin masa. La velocidad de la luz efectiva de los electrones en grafeno es 300 veces menor que la velocidad de la luz en el vacío, por lo que es mucho más fácil observar en ellos los efectos relativistas. Además, el hecho de que estos electrones posean carga, pero no masa efectiva, hace que sean fáciles de manipular y extremadamente rápidos al mismo tiempo. El grafeno promete ser un gran banco de pruebas de la física fundamental. Las posibles aplicaciones tecnológicas del grafeno también son importantes. Todos los materiales poseen impurezas que dispersan a los electrones y limitan su capacidad de conducción eléctrica. En el grafeno, la simetría de la red hexagonal es también responsable de que las impurezas sean poco efectivas a la hora de dispersar a los electrones, por lo que la corriente eléctrica se mueve casi sin resistencia. Al mismo tiempo, es fácil diseñar en él estructuras geométricas adecuadas para la microelectrónica por técnicas litográficas. El grafeno es, por todo ello, uno de los grandes retos y esperanzas de la moderna nanotecnología.