El grafeno: un material extraordinario para su utilización en electrónica, informática y energías alternativas, pero…

Se podría pensar que el grafeno representa un nuevo material extraordinario por el mero hecho de apenas ser utilizado en la vida cotidiana, pero el grafeno es la excepción. Cuando se escribe o dibuja con un lápiz, el grafito de la mina del lápiz se desliza en capas delgadas para dejar un rastro sobre el papel. La capacidad del carbono para formar una fina capa de moléculas es lo que hace que el grafeno sea especial y los científicos ya hayan empezado a explorar las posibilidades que tiene su empleo en la electrónica y en la informática de redes de carbono como el grafeno, que tiene tan sólo una molécula de espesor.

Grafeno e Investigación europea

La nanotecnología del grafeno utiliza átomos de carbono para crear estructuras inmensamente fuertes. El grafeno se ha convertido en una revelación reciente de la ciencia de materiales, ya que fue aislado, por primera vez, en 2004. Una hoja de átomos de carbono tiene un solo átomo de espesor, es más fuerte que el acero, más ligero que el aluminio, más flexible que el caucho y un conductor mejor que el cobre.

También es un excelente semiconductor. El grafeno es un material que permite que los electrones puedan viajar más rápido a través de él y con un menor número de colisiones que en el silicio. El potencial de sus aplicaciones es enorme en diferentes campos tales como chips de ordenador, sensores de luz, electrónica portátil, baterías, dispositivos médicos, LEDs, productos cerámicos, aviones, ropa deportiva, etc.

En Europa, el sector de los semiconductores es la base de la economía de alta tecnología de hoy, que ha creado, de manera directa, más de 100.000 puestos de trabajo en Europa y muchos más, de manera indirecta. Este hecho ha sido posible gracias al continuo proceso de miniaturización de la tecnología, basada en el silicio, y utilizada para la fabricación del semiconductor CMOS —semiconductor complementario de óxido de metal o CMOS que se refiere a un chip instalado dentro del ordenador donde se guarda la configuración del BIOS. Sin embargo, este modelo tan sólo tendrá una duración de unos diez o quince años más, por lo que se necesitó empezar a buscar el sustituto,

En efecto, el gran desafío que tiene el sector de las Tecnologías de la Información y de la Comunicación, TIC, es el de encontrar alternativas para el procesamiento y almacenamiento de información que vayan más allá de los límites de los chips CMOS existentes. Hay buenos indicios de que el grafeno sea el candidato ideal para los componentes de la era “Beyond CMOS” y es, a pesar de su naturaleza revolucionaria, un material complementario con las tecnologías CMOS convencionales.

El grafeno conoció sus primeros experimentos hace unos diez años. Desde entonces, ha sido objeto de un creciente interés por parte de la comunidad científica que se ha transformado en la realización de innumerables experimentos que confirman la validez de este elemento para sustituir al silicio en el sector de los componentes electrónicos.

Las propiedades eléctricas del grafeno se considera ya que son extraordinarias y que, a su vez, podrán superar los límites físicos de silicio en relación con la fabricación de transistores de tamaños cada vez más pequeños. El grafeno da con las soluciones para que, en la era “Beyond CMOS”, podamos afrontar los retos de la competencia global.

Una vez se hubo reunido a investigadores procedentes de múltiples disciplinas y abordada la investigación sobre una amplia gama de temas pertinentes al potencial uso del grafeno, desde la comprensión fundamental de las propiedades del material para la producción de grafeno, el Proyecto “Buque Insignia Grafeno” —Graphene Flagship— fue lanzado en octubre de 2013. La investigación propuesta sobre el grafeno incluía diferentes áreas de investigación: electrónica, espintrónica, fotónica, plasmónica y mecánica.

Dirigido por el profesor Jari Kinaret, de la Universidad Chalmers de Suecia, este proyecto involucra a más de 126 grupos de investigación académicos e industriales de diecisiete países de Europa y cuenta con 136 investigadores principales, entre ellos cuatro premios Nobel. Con un presupuesto inicial de 54 millones de euros para los próximos treinta meses, el Consorcio del Grafeno ha crecido al incluir otros 20-30 grupos provenientes de una convocatoria abierta de propuestas de proyectos que se realizó el pasado noviembre, por valor de hasta un total de 9 millones de euros .

La producción de grafeno es el objetivo fundamental del proyecto pero también existen otros objetivos no menos importantes. Tal es el caso de las aplicaciones clave como es el caso de los dispositivos rápidos electrónicos y ópticos, electrónica flexible, componentes funcionales ligeros y baterías avanzadas.

Los ejemplos de nuevos productos basados en tecnologías de grafeno incluyen una fuerte y flexible electrónica de consumo, tales como el papel electrónico y los dispositivos personales de comunicación flexibles, así como aviones más ligeros y de menor consumo. A más largo plazo, se espera que el material grafeno de lugar a nuevos paradigmas computacionales y nos aporte aplicaciones médicas revolucionarias, como las retinas artificiales.

Los físicos creen que el grafeno es una tecnología capaz de hacer que el ascensor espacial sea una posibilidad real. Es evidente que cualquier país que construya un ascensor espacial va a tener tremenda ventaja geopolítica y geoespacial, por lo que no es ninguna sorpresa que Europa esté haciendo esta inversión millonaria en el Proyecto “Buque Insignia Grafeno”. No son los únicos. China posee la mayor cantidad de patentes relacionadas con grafeno. La carrera ha comenzado. La Era del Grafeno se nos presenta como un proceso imparable, a la vez que revolucionario y muy prometedor.

Sin embargo, no todo el camino está despejado porque el sector TIC de Estados Unidos guarda una carta en su manga. A pesar de las ventajas y oportunidades que presenta el grafeno, no se ha conseguido que las empresas lo consuman de manera masiva. Existen muchas barreras, técnicas y no técnicas, para su comercialización y llevamos casi diez años hablando de la colaboración entre las empresas del sector, centros de I+D y universidades para impulsar su desarrollo, como para pensar que no pasa nada.

En el aire, planea muy cerca el mismo secuestro tecnológico que está sufriendo el coche eléctrico que, a pesar de sus ventajas, no termina de arrancar, debido a la corrupción política combinada con las presiones de los fabricantes de automóviles que no han apostado por el coche eléctrico y, en especial, del lobby del petróleo.

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