Ingenieros buscan nuevos procesos para fabricar grafeno, un “material milagroso” que podría cambiar el mundo

Los ingenieros encontraron una nueva forma de producir el “material milagroso” conocido como grafeno y podría permitir por fin aprovechar al máximo su potencial.

Cuando se descubrió mediante la creación de una única capa de átomos de carbono en 2004, los científicos celebraron el material como una revolución potencial. Es extremadamente conductor y muy resistente, y los expertos afirman que podría transformar todo, desde el almacenamiento de energía hasta los dispositivos médicos y la electrónica personal.

Sin embargo, nunca se ha concretado dicho potencial. Se debe, en parte, a que es difícil fabricarlo sin contaminar, sin impurezas y a gran escala.

Pero ahora los investigadores afirman que el nuevo proceso permite fabricar grafeno de forma reducible y poco contaminante.

Lo lograron tras descubrir que la calidad del grafeno estaba vinculada al oxígeno. La presencia de incluso una pequeña parte de oxígeno alrededor afecta de manera drástica a la velocidad de crecimiento del grafeno y significa que podría no ser posible utilizarlo.

“Demostramos que eliminar prácticamente todo el oxígeno del proceso de crecimiento es la clave para lograr una síntesis de grafeno por deposición química de vapor reproducible y de alta calidad”, afirma el autor principal, James Hone, de la Universidad de Columbia. “Representa un hito hacia la producción a gran escala de grafeno”.

Tradicionalmente, los ingenieros han fabricado grafeno de dos maneras. En el caso de la primera, se utiliza cinta adhesiva para pelar capas de un trozo de grafito hasta que sea lo suficientemente fino para ser utilizado como grafeno.  El proceso genera muestras no contaminantes, pero a una escala minúscula que las hace imposibles de utilizar a nivel industrial.

Por otro lado, la segunda técnica permite una producción mucho mayor y se conoce como crecimiento por deposición química de vapor. Consiste en hacer pasar un gas que contiene carbono, como el metano, sobre una superficie de cobre a temperaturas increíblemente altas, lo cual resulta en que el metano se rompa y obliga a los átomos de carbono a reorganizarse en una capa de grafeno.

Permite que se fabriquen capas hasta del tamaño de metros de diámetro. Pero también han tenido problemas para que la calidad sea confiable.

Los investigadores ya habían descubierto que la presencia de oxígeno en el proceso ralentizaría o incluso destruiría el grafeno. Los ingenieros han intentado desarrollar nuevos sistemas que puedan controlar el oxígeno y evitar que socave el proceso.

Ahora los científicos afirman haber mejorado de manera drástica tal proceso al permitir que el grafeno crezca de forma más rápida y fiable. Descubrieron que el grafeno producido también mostraba todos los comportamientos necesarios que podrían permitir su uso a escala.

El experimento se recopila en un nuevo artículo, ‘Reproducible graphene synthesis by oxygen-free chemical vapor deposition’ (que en español sería Síntesis reproducible de grafeno mediante la deposición química de vapor sin oxígeno), publicado en la revista Nature.