CAMBRIDGE, Inglaterra— Una sustancia 200 veces más
fuerte que el acero pero tan delgada como un átomo ha desatado una fiebre del
oro científica, que ha llevado a empresas y universidades de todo el mundo a
comprender, patentar y obtener ganancias del pariente más flaco y glamuroso del
lápiz mina.
El material se llama grafeno y, para demostrar su
potencial, Andrea Ferrari tomó hace poco una lámina de plástico claro, la dobló
y luego presionó teclas invisibles, lo que generó un tintineo de notas
musicales.
El teclado fabricado en el laboratorio de Ferrari, en la
Universidad de Cambridge, se imprimió con un circuito de grafeno, que es tan
dúctil que los científicos predicen que hará realidad los sueños de tener
teléfonos flexibles y diarios electrónicos que se pueden doblar y guardar en el
bolsillo. Es el material más delgado que se conoce, pero es sumamente fuerte,
liviano y flexible. Es excepcional para conducir electricidad y calor así como
para absorber y emitir luz.
Los científicos aislaron el grafeno hace apenas una
década, pero algunas empresas ya lo están incorporando a sus productos. Head NV lanzó
una raqueta de tenis con grafeno este año, mientras que Apple Inc., Saab AB y
Lockheed Martin Corp. solicitaron o recibieron hace poco
patentes para utilizar el material. "El grafeno es la misma clase de material,
como el acero o el plástico o el silicio, que realmente puede cambiar la
sociedad", afirma Ferrari, quien encabeza un grupo de unos 40 investigadores que
estudian el material en Cambridge.
Pero hay obstáculos en el camino. El grafeno sigue
siendo demasiado costoso para el mercado masivo, no es compatible con algunos
circuitos de chips de computadoras y los científicos aún intentan encontrar
mejores usos.
"El grafeno es una tecnología complicada de distribuir",
reconoce Quentin Tannock, presidente de la junta directiva de Cambridge
Intellectual Property, una firma de investigación del Reino Unido. "La carrera
por encontrar valor agregado es más parecida a una maratón que a una prueba de
velocidad".
El interés en el grafeno explotó desde 2010, cuando dos
investigadores ganaron un Premio Nobel por aislarlo. Científicos de empresas y
universidades se apresuran a patentar un amplio rango de posibles usos.
Apple, por ejemplo, presentó una solicitud para patentar
"disipadores de calor" de grafeno para aparatos móviles. Saab pidió la patente
de circuitos de calefacción de grafeno para derretir el hielo de las alas de un
avión mientras que Lockeed Martin obtuvo este año una patente en EE.UU. para una
membrana de grafeno que filtra la sal del agua marina usando poros
microscópicos.
También se han solicitado patentes para usar grafeno en
chips de computadoras, pilas, pantallas táctiles flexibles, aparatos de
secuencia de ADN y membranas para destilar vodka.
Hasta mayo, había 9.218 solicitudes de patentes
presentadas en todo el mundo, según Cambridge Intellectual. En los últimos cinco
años, la cantidad de solicitudes creció más de cinco veces, agregó la entidad.
Muchos pedidos de patente parecen legítimos, pero algunos podrían ser
especulativos o quizás señuelos para confundir a los rivales, señala Tannock, de
Cambridge Intellectual.
La mayor promesa del grafeno a corto plazo se relaciona
con los electrónicos de alta velocidad y los circuitos flexibles como el del
teclado de Ferrari, debido a la demanda prevista para usarlo en pantallas
flexibles. Empresas como la surcoreana Samsung Electronics Co. y
la finlandesa Nokia Corp. solicitaron patentes para varios usos de
grafeno en aparatos móviles.
Una de las áreas más populares es la tinta de grafeno
que se usa para circuitos, que un puñado de empresas comenzó a vender.
La alemana BASF SE experimenta con tinta de grafeno para
imprimir circuitos flexibles en tapicería que pueden calefaccionar asientos de
autos, lo que podría llegar al mercado en pocos años, afirman.
El grafeno tiene sólo dos dimensiones. En un estudio
publicado hace cinco años, investigadores de la Universidad de Columbia
concluyeron que era el material más fuerte que haya sido medido y calcularon que
haría falta que un elefante se balanceara sobre un lápiz para romper una delgada
lámina de grafeno.
Un problema de costos
El circuito de grafeno promete, a la larga, ser más
barato que los materiales conductores como el cobre y la plata porque puede
fabricarse con grafito —el abundante material de una mina de lápiz— y ser creado
al combinar ciertos gases y metales, o sintetizado a partir de fuentes de
carbono sólido.
Un factor que frena su avance es el costo. Algunos
proveedores de EE.UU. están vendiendo una capa de grafeno sobre papel de cobre
por unos US$60 la pulgada cuadrada.
"Debería salir alrededor de un dólar por pulgada
cuadrada para aplicaciones de electrónicos de alta gama como transistores
rápidos, y menos de 10 centavos de dólar por pulgada cuadrada para las pantallas
táctiles", estima Kenneth Teo, director de la unidad en Cambridge de la alemana
Aixtron SE, que
fabrica máquinas para producir grafeno.
El material también tiene una desventaja significativa:
no puede usarse fácilmente con un interruptor. International Business Machines Corp. (IBM) era optimista inicialmente sobre
el uso de grafeno en chips de computadora pero descubrió que los electrones
viajan demasiado rápido en el material, lo que dificulta convertir corriente en
los "unos" y "ceros" del código digital.
Laboratorios en todo el mundo intentan solucionar el
problema. Pero por ahora, "no creemos que el grafeno vaya a reemplazar al
silicio en los microprocesadores", indica Supratik Guha, director de ciencias
físicas de la unidad de investigación de IBM, quien afirma que sigue siendo un
gran defensor del grafeno. IBM es uno de los mayores solicitantes de patentes
del material.
Carrera global
El grafeno aún podría seguir el camino de otros
materiales que no cumplieron con la promesa que representaban, como los
superconductores de alta temperatura, que en 1987 llevaron a un Premio Nobel y
una avalancha de patentes, para luego quedar en la nada.
Sin embargo, los científicos están entusiasmados.
En 2012, se publicaron 45% más trabajos sobre grafeno
que en 2011, según Web of Science de Thomson Reuters, un índice de publicaciones
especializadas.
Es una carrera global: hasta mayo, entidades chinas
habían presentado la mayor cantidad de solicitudes acumuladas de patentes de
grafeno, seguidas de postulantes de EE.UU. y Corea del Sur, según Cambridge
Intellectual. Samsung fue la compañía que realizó la mayor cantidad de
peticiones, seguida por IBM.
Algunas de las patentes se han convertido en productos.
Vorbeck Materials Corp., de Jessup, Maryland, fabrica una tinta de grafeno que
afirma se está usando para imprimir circuitos de envoltorios anti-robo en
tiendas de EE.UU., que prefirió no nombrar.
Bluestone Global Tech Ltd., una empresa del estado de
Nueva York, fabrica láminas de grafeno que, sostiene, envía a clientes en
EE.UU., Singapur y China. "En seis meses, el grafeno se usará para pantallas
táctiles en teléfonos celulares disponibles comercialmente", predice Chung-Ping
Lai, su presidente ejecutivo.
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