Materials

Ocho años después de que el grafeno fuera aislado por primera vez a partir del grafito, el mercado continúa esperando la llegada de su primera aplicación comercial. Al mismo tiempo, la fabricación de otros materiales que imiten sus propiedades y sorteen las dificultades asociadas habitualmente a su proceso fabricación, durante el que es difícil controlar sus propiedades electrónicas, podría marcar un antes y un después en campos como la telefonía, la aeronáutica o la biomedicina.

Ahora, un equipo de investigadores en el que ha participado Francisco Guinea, físico del Instituto de Ciencias de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), en España, acaba de dar un paso más hacia esta meta al crear por primera vez un grafeno artificial, es decir, un material con unas cualidades similares al grafeno atómico en el que, además, el proceso de ensamblamiento se ha realizado con un nivel de control extremadamente elevado. El estudio ha sido publicado en el último número de la revista científica Nature.

“Nuestro trabajo demuestra que algunas propiedades exóticas del grafeno son muy generales y que se pueden conseguir otros sistemas con las mismas propiedades”, afirma Guinea. “En este material análogo al grafeno se puede controlar que cada ‘átomo artificial esté en una posición predeterminada con mucha precisión, lo que resulta imposible con materiales formados por átomos normales”, añade.

Junto al grupo del profesor Hari Manoharan, en la Universidad de Stanford (Estados Unidos), donde se ha realizado la fabricación y caracterización del modelo teórico desarrollado por Guinea, este equipo ha colocado una serie de moléculas de óxido de carbono sobre una superficie de cobre, formando una estructura en forma de panal. Estas partículas, ‘empujadas’ una a una sobre el cobre mediante un microscopio electrónico de barrido, han permitido alterar la propagación de los electrones a lo largo de la superficie del sustrato.

“Una vez que las partículas de óxido de carbono están en su lugar, el material se comporta como el grafeno”, afirma Juan José Vilatela, investigador del Instituto Madrileño de Estudios Avanzados (IMDEA) que trabaja actualmente en el consorcio español para el desarrollo de materiales basados ​​en el grafeno. “Obtienen de antemano las propiedades electrónicas que desean porque controlan dónde están ubicadas unas moléculas con respecto a otras”, explica. Según este experto, Guinea y sus compañeros obtienen un material en cuyo ensamblaje hay mucho más nivel de control que el que se consigue actualmente en la fabricación del grafeno.

Este material, formado por una sola capa de átomos de carbono colocados en una red hexagonal, destaca porque es transparente, impermeable, duro y elástico, y tiene ciertas deformaciones que dan lugar a campos magnéticos muy elevados. Sin embargo, a partir de ahora, la puerta a que puedan existir otras estructuras nanoscópicas con similares características y potenciales aplicaciones ha quedado abierta, y la electrónica y la biotecnología serían algunas de las áreas que más se beneficiarían del desarrollo de estos ‘grafenos análogos’.

“Han ideado una manera de replicar las propiedades del grafeno simplemente posicionando de manera controlada otras moléculas”, continua Vilatela. “Es su estructura y la forma de agrupar los átomos lo que le da sus propiedades, no es un fenómeno único de las moléculas que han utilizado”.