Si heu estat a prop d'una revista científica durant l'última dècada aproximadament, us trobareu amb algun tipus de superlatiu sobre el grafè, el material meravellós bidimensional que promet transformar-ho tot, des de la informàtica fins a la biomedicina.
Hi ha molta expectació sobre les aplicacions del grafè, gràcies a un grapat de propietats notables. És 1 milió de vegades més prim que un cabell humà, però 200 vegades més fort que l'acer. És flexible però pot actuar com una barrera perfecta i és un excel·lent conductor de l'electricitat. Poseu-ho tot junt i obtindreu un material amb multitud d'aplicacions potencialment revolucionàries.
Què és el grafè?
El grafè és carboni, però en una xarxa de bresca gruixuda d'un àtom. Si torneu a les vostres antigues lliçons de química, recordareu que els materials compostos completament per carboni poden tenir propietats dràsticament diferents, depenent de com estiguin disposats els seus àtoms (diferents al·lòtrops). El grafit de la mina de llapis, per exemple, és suau i fosc en comparació amb el diamant dur i transparent de l'anell de compromís. Les estructures de carboni fetes per l'home no són diferents; el Buckminsterfullerene en forma de bola actua de manera diferent a les disposicions enrotllades dels nanotubs de carboni.
El grafè està format per una làmina d'àtoms de carboni en una xarxa hexagonal. Dels anteriors, és el més proper en forma al grafit, però mentre que aquest material està fet de làmines bidimensionals de carboni subjectes capa sobre capa per enllaços intermoleculars febles, el grafè només té un gruix d'un full. Si poguéssiu pelar una única capa de carboni alta d'un àtom del grafit, tindríeu grafè.
Els enllaços intermoleculars febles del grafit fan que sembli suau i escamoso, però els enllaços de carboni en si són robusts. Això significa que una làmina composta únicament per aquests enllaços de carboni és forta, unes 200 vegades més que l'acer més resistent, alhora que és flexible i transparent.
El grafè s'ha teoritzat durant molt de temps i s'ha produït accidentalment en petites quantitats durant el temps que la gent ha estat utilitzant llapis de grafit. El seu principal aïllament i descobriment, però, es basa en el treball d'Andre Geim i Konstantin Novoselov, el 2014 a la Universitat de Manchester. Segons els informes, els dos científics van fer "experiments de divendres a la nit", on provarien idees fora de les seves feines diàries. Durant una d'aquestes sessions, els investigadors van utilitzar cinta adhesiva per eliminar les capes fines de carboni d'un tros de grafit. Aquesta investigació pionera va conduir finalment a la producció comercial de grafè.
Després de guanyar el Premi Nobel de Física el 2010, Geim i Novoselov van donar el dispensador de cinta al Museu Nobel.
Per a què es pot utilitzar el grafè?
Una cosa important a tenir en compte és que els científics estan desenvolupant tot tipus de materials basats al voltant del grafè. Això vol dir que probablement és millor pensar en els "grafens", de la mateixa manera que pensem en els plàstics. Essencialment, l'arribada del grafè té l'abast de conduir a una categoria completament nova de material, no només a un material nou.
Veure relacionat Què és la turbulència? S'ha recreat a la Terra una de les preguntes de milions de dòlars de la física, la "pluja de diamants" trobada a Urà, i podria ajudar a resoldre la nostra creixent crisi energètica. La informàtica quàntica arriba a la majoria d'edat.Pel que fa a les aplicacions, s'està investigant en àmbits tan amplis com la biomedicina i l'electrònica fins a la protecció de cultius i l'envasament d'aliments. Poder modificar la propietat superficial del grafè, per exemple, podria convertir-lo en un material excel·lent per al lliurament de fàrmacs, mentre que la conductivitat i la flexibilitat del material podrien anunciar una nova generació de circuits de pantalla tàctil o dispositius portàtils plegables.
El fet que el grafè sigui capaç de formar una barrera perfecta per a líquids i gasos significa que també es pot utilitzar amb altres materials per filtrar qualsevol nombre de compostos i elements, inclòs l'heli, que és un gas excepcionalment difícil de bloquejar. Això té un ventall d'aplicacions quan es tracta de la indústria, però també podria resultar molt útil per a les necessitats ambientals al voltant de la filtració d'aigua.
Les propietats multifuncionals del grafè obren les portes a una gran quantitat d'usos de compostos. Tot i que s'ha pensat molt sobre com pot impulsar les tecnologies preexistents, els avenços continus en el camp acabaran conduint a àrees completament noves que abans haurien estat impossibles. Podríem veure sorgir una nova classe d'enginyeria aeroespacial? Què passa amb els implants òptics de realitat augmentada? Pel que sembla, el segle XXI és quan ho sabrem.