Grafeno, el supermaterial del futuro: ¿por qué vamos a depender tanto de él?
Grafeno, el supermaterial del futuro: ¿por qué vamos a depender tanto de él?

Grafeno, el supermaterial del futuro: ¿cuáles son sus ‘milagros’?

Aunque hayan pasado ya 17 años desde su descubrimiento, este carbón va a protagonizar la próxima revolución tecnológica y médica gracias a su bestial conductividad y su poderosa flexibilidad: móviles, vacunas, coches, bombillas, zapatillas… todo va a girar en torno a él

Lo llaman el material del futuro, pero bien podría ser la clave de nuestra supervivencia. Al menos, tal y como la entendemos hoy en día: multiconectada, superdigitalizada o hiperinformada. El grafeno es la eterna promesa de un mañana único, mejor que el anterior y repleto de oportunidades. De hecho, de aquí a un tiempo, usted podrá tener en sus manos el teléfono móvil más rápido del planeta gracias a él. También la televisión con mejor definición o el ordenador más potente. Sin olvidar sus bondades en las zapatillas de deporte, los audífonos o los coches. Igualmente, las bombillas que luce en el salón incluirán alguna que otra capa y los chalecos antibalas, por ejemplo, no podrán concebirse sin él. Así llegará un momento en el que todo dependerá de alguna u otra forma de este elemento, aunque para eso todavía queda bastante: a pesar de que ya han pasado 17 años desde que Konstantin Novoselov y Andre Geim lo descubrieran, aún hay que esperar para que explote al máximo potencial. Es cierto que ya está en el mercado, pero no con las revolucionarias aplicaciones que todos esperan.

Es la sustancia más resistente de la naturaleza, más fuerte que el acero estructural y más duro que el diamante. Sin embargo, lo más curioso es que su grosor oscila tan sólo entre uno y diez átomos de carbono: algo así como una fibra 100.000 veces más fina que un cabello humano. De ahí que sólo puedan apreciarse dos de sus dimensiones. Además, es elástico y flexible. Conduce la electricidad tan bien como el cobre y afronta el calor como ningún otro metal. Es prácticamente transparente, hidrófugo y tan denso que ni siquiera el helio puede atravesarlo. La alta movilidad de sus electrones es otra de sus grandes potencialidades, ya que determinará el funcionamiento de los nanodispositivos del futuro. Y, como colofón, hay que destacar su composición: al ser carbono puro, es ecológico y se encuentra con abundancia en el medio.

Con estas características, lo raro era que la Comisión Europea no pusiese el ojo sobre él cuanto antes. Así, en 2013, arrancó el proyecto Graphene flagship con el objetivo de trasladar todos esos avances de laboratorio a productos comerciales. No escatimaron en inversión y en infraestructuras: 1.000 millones de euros y 170 socios académicos de 22 países para revolucionar la electrónica, la aviación, la medicina, el transporte o la defensa. Los fines, como puede cavilarse, son casi infinitos: “Imaginen que tenemos cientos de capas que podemos mezclar como queramos para crear millones de combinaciones. De esta forma, según sea la rotación de las mismas, las propiedades cambian. Es por ello por lo que las posibilidades que aportará el grafeno parecen impensables hoy en día”, apuntó Pablo Jarillo, físico español ganador del prestigioso premio Wolf, en un simposio organizado en 2016 por el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT). Este ángulo mágico, tal y como publicó la revista Nature, es lo que le permite pasar de aislante a superconductor con tanta simpleza.

Este descubrimiento, considerado por Physics World como uno de los diez estudios más importantes del año, volvió a encumbrar al grafeno en general y a Jarillo en particular. Pero, de nuevo, las expectativas quedaron en saco roto por dos motivos principalmente: la dificultad para producirlo a escala industrial y el incremento del precio de los artilugios a los que se añade. A lo que también hay que sumar su posible toxicidad. Según un análisis de la Universidad de California (Estados Unidos), la oxidación de este material puede ser peligroso para la salud en concentraciones superiores a 0,4 miligramos. Una consecuencia negativa que podría dispararse si estas partículas se distribuyen a través del agua. No obstante, aún faltan investigaciones que corroboren dicha afirmación de manera tajante y global.

Objetivo: mejorar la medicina

Por el momento, su uso es bastante residual por parte de la población: lo localizamos en etiquetas de seguridad, palas de pádel, sensores de alarma y mascarillas FFP2. Aunque, respecto a este último artículo, se optó por la prudencia y se retiraron en tan sólo unos días. ¿La razón? Que, en vez de incorporarlo en láminas superpuestas, lo incluyeron en forma de polvo, lo que aumentaba el peligro por inhalación. Este dato no debe quitar valor a este elemento, pues sus posibilidades siguen siendo ilimitadas. Ahora, de lo que se trata es de buscar la vía adecuada para volverlo totalmente seguro. Sólo así, podrá participar en “nuevas inmunoterapias, vacunas y nanoadyuvantes”. Para Lucía Delogu, investigadora de la Universidad de Sassari (Italia), estos materiales cuentan con mucha facilidad para unirse a los medicamentos, mejorando sus funciones y sus especificidades. “En un futuro, se podrán diseñar componentes inyectables en sangre que se acoplarán a las células sin que las defensas ataquen al intruso”, explicó, a la agencia Sinc, sobre las plataformas biomédicas en las que está trabajando.

Partiendo de esta base, su utilización se antoja interesante en el desarrollo de terapias contra el cáncer, el diagnóstico de enfermedades como la COVID-19, la transferencia genética, la creación de prótesis, la secuenciación del ADN… La empresa murciana Graphenano lo sabe y, por ello, lleva desde 2012 luchando por que así sea. Su área Medical Care tiene sede en la universidad Príncipe de Asturias de Alcalá de Henares (Madrid), donde cuenta con un importante equipo de investigación dedicado exclusivamente a este campo. “Hemos conseguido ya tres patentes de grafeno para uso sanitario y cosmético. Somos la única compañía que puede emplearlo en el ámbito médico”, reconoció Martín Martínez, su presidente, a Europa Press. “Estamos ante una variante personalizada: lo configuramos y lo tratamos”.

Con esa misma intención, se están produciendo una infinidad de wearables que permiten controlar tanto las constantes vitales como la temperatura corporal. La multinacional zaragozana Graphene Tech, en concreto, está fabricando en biosensores que analizan proteínas y otros marcadores. Por su parte, la riojana Avanzare tiene la mira puesta en los sectores aeronáuticos, químicos y energéticos. En ese sentido, no hay que olvidar que el grafeno es capaz de generar electricidad a través de la energía solar, lo que lo convierte en un posible gran aliado de los mastodónticos paneles. Todas estas ventajas se han ido conociendo conforme las investigaciones y las pruebas avanzaban. Casi a la par que aumentaba la competencia mundial: Estados Unidos, China, Reino Unido y Corea del Sur son los que más están apostando por esta sustancia. Ahora bien, no es oro todo lo que reluce: que un producto asegure que lo contiene no quiere decir ni que sea de calidad ni que funcione. Sólo el tiempo será capaz de confirmar las virtudes de este ‘ingrediente’ y demostrar si merece la pena invertir en él.

Huawei, Apple, Samsung y Xiaomi, a la carrera

El grafeno es una fuente de ventajas, no hay duda. Sin embargo, éstas aún están muy lejos de beneficiar a una amplia mayoría de usuarios. Es verdad que su uso ha quedado limitado a ámbitos puramente científicos y técnicos, pero la buena noticia es que, poco a poco, van llegando algunos avances a objetos cotidianos. Este es el caso del smartphone: durante mucho tiempo, las grandes marcas han soñado con crear baterías que pudiesen cargarse en apenas 20 minutos y tuviesen una duración de días. La realidad es que, si bien aún no se ha democratizado su aplicación, al menos ya hay distintas intentonas por conseguirlo. Xiaomi es la que más cerca está: su Mi 10 Ultra es el primer terminal del mundo en insertar este componente y en garantizar que, tras 800 ciclos de carga y descarga, la batería se mantendrá en más de un 90%.

Samsung y Apple tampoco se han quedado atrás y han anunciado en más de una ocasión su apuesta por este elemento. Lo que ocurre es que, debido a su elevado coste y su ínfima producción, aún no pueden hacer frente a su incorporación. Huawei, en cambio, es otra de las que más se lo toma en serio: con el Mate 20 X, por ejemplo, apostaron por una tecnología de enfriamiento de película basada en este material. ¿Esto en qué se tradujo? Pues, sencillamente, que el teléfono conducía mejor el calor y que, por lo tanto, se mantenía fresco incluso durante manejos prolongados.

En la esfera automovilística, ocurre lo mismo. En 2018, Ford fue la primera en anunciar el empleo del grafeno en sus próximos coches. Lo que ocurrió después, nadie lo sabe. Su propósito inicial era integrarlo en el Mustang y el F-150 para fortalecer sus piezas y aligerarlas, pero nunca hubo más noticias al respecto. BMW, Seat o Mercedes también se encuentran analizando las mismas oportunidades. Algo que GAC parece haber logrado ya con su Aion V. Este SUV eléctrico, que llegará al mercado en septiembre de 2021, es el único vehículo que portará una batería elaborada con esta sustancia. Gracias a ella, conseguirá la autonomía propia de un automóvil diésel en el mismo tiempo que tardaría el trabajador de una gasolinera en llenar su depósito. En definitiva, un pequeño paso que comienza ahora a enseñar sus enormes bondades.

Las claves

  1. Al tratarse de carbono puro, se obtiene de la reducción del grafito a una finísima capa de un nanómetro de grosor.
  2. Entre sus principales atributos destacan la flexibilidad, la elasticidad y la dureza. De hecho, gana con holgura al diamante.
  3. Se calienta menos al conducir electrones y consume menos electricidad que el silicio a la hora de desarrollar la misma tarea.
  4. Posee propiedades bactericidas, por lo que no produce grandes intoxicaciones y evita la proliferación de patógenos.
  5. Puede reaccionar químicamente con otras materias para formar nuevos compuestos con distintas propiedades.
  6. Resulta tan denso que ni siquiera los átomos de helio consiguen atravesarlo. En cambio, sí permite el paso del vapor de agua.
  7. Aunque cuenta con la misma densidad que la fibra de carbono, es cinco veces más ligero y versátil que el aluminio.
  8. Tiene alta conductividad térmica y eléctrica, superior incluso a las del cobre y la plata. También es hidrófugo.
  9. Soporta la radiación ionizante, lo que quiere decir que puede emplearse para realizar radiografías o tomografías.
  10. Es 100.000 veces más delgado que el cabello humano, así como capaz de autorrepararse en caso de perder algún átomo.