La bellesa de la simplicitat: el grafè

Grafeno.jpg Aquesta setmana hem pogut llegir la notícia que Europa invertirà mil milions d’euros en desenvolupar una indústria al voltant del grafè. L’objectiu final és el d’aconseguir crear processos eficients d’obtenció d’aquest nou material.

Es va començar a parlar del grafè fa uns vuitanta anys, però en aquells temps no se li va donar massa importància, perquè se’l considerava un material inestable. El canvi qualitatiu va venir amb el treball dels físics russos Andre Geim i Konstantin Novoselov, establerts al Regne Unit. Geim i Novoselov van descobrir que el grafè es podia obtenir de manera senzilla a partir del grafit. Només calia anar separant el que quedava enganxat en una cinta plàstica adhesiva que primer calia haver posat en contacte amb un bloc de grafit. Geim i Novoselov varen rebre el premi Nobel l’any 2010 per aquest descobriment.

El grafè és com un immens llençol d’àtoms de carboni. És una làmina bidimensional d’àtoms, units entre ells i formant una xarxa de cel·les hexagonals. Els àtoms de carboni es connecten i cristal·litzen en aquesta munió d’hexàgons que formen l’estructura plana amb el gruix d’un àtom. És el primer material bidimensional de la història. És tan prim que la llum passa a través seu.

El grafè és transparent i molt lleuger, en ser tan prim (una làmina de grafè per a cobrir totalment un terreny de 1300 metres quadrats pesaria només un gram). És flexible: una làmina que permetés cobrir tot Catalunya cabria en el nostre cotxe, ben plegada. D’altra banda, és molt resistent, perquè per trencar-la hem de superar les forces atòmiques. El grafè és 200 vegades més resistent al trencament que l’acer. Si féssim una gandula d’un metre quadrat amb una làmina de grafè, tindríem una gandula transparent però que en canvi podria suportar un pes de 4 quilos. El grafè és dur com el diamant però flexible com el paper. No és sorprenent?

En tot cas, el principal interès actual pel grafè és conseqüència de les seves propietats elèctriques i òptiques. El grafè té una conductivitat electrònica superior a la del coure i cent vegades superior a la del silici  que ara duen els ordinadors i telèfons. D’altra banda, algunes investigacions sobre les seves propietats òptiques i fotovoltaiques estan donant resultats molt interessants. Aquests resultats ens obriran les portes al desenvolupament de nous nano-sensors de llum i de dispositius electrònics de la següent generació. Quan puguem fer components electrònics amb grafè, seran flexibles i plegables. Us imagineu, d’aquí a uns anys, treballant amb ordinadors plegables i fins i tot tenint pantalles flexibles de televisió que podrem penjar a la paret com un pòster o deixar damunt la cadira?

El carboni, aquest element central de la taula periòdica, no ens deixa de sorprendre. De fet, és gràcies a les seves propietats que nosaltres existim i ens podem sorprendre… Els àtoms de carboni poden cristal·litzar en estructures de tetraedre (els diamants), generen formes tridimensionals tan complexes com les molècules de les proteïnes, es poden agrupar en molècules de carboni pur amb seixanta àtoms que semblen pilotes (els ful·lerens), poden crear llarguíssimes molècules quasi uni-dimensionals com l’ADN, i ara estem veient que la seva forma bidimensional estable, el grafè, té propietats insòlites. El carboni és l’únic element que és estable en estructures unidimensionals, bidimensionals i tridimensionals. Encara n’hem d’aprendre molt, del carboni.

El fet que el carboni pugui formar aquests fulls primíssims i estables és com màgic. En el nostre món, tot té gruix. Els cristalls, les roques, les plantes, els animals, els humans i els pobles, quan creixem, aprofitem les tres dimensions de l’espai. És un tema de supervivència. Les plantes i els animals han de tenir una mínima resistència, i si fossin bidimensionals es trencarien i moririen. Coincideixo amb en Daniel Closa quan parla de la bellesa de les bombolles congelades (encara que siguin de metà) i quan comenta que els científics no sols no ens perdem la bellesa de les coses i la poesia del que ens envolta, sinó que la ciència és aprendre a gaudir de l’elegància de les formes i de la bellesa dels processos. La bellesa de les làmines de grafè ens acosta a l’abstracció geomètrica dels plans d’Euclides i de les superfícies de Gauss i Riemann, alhora que ens apropa al concepte d’àtom. Les làmines de grafè tenen el mínim gruix possible i no es poden fer més primes, com ja ens explicava Demòcrit, el visionari.

Comenta

*

(*) Camps obligatoris

L'enviament de comentaris implica l'acceptació de les normes d'ús