En los últimos años, ha crecido el interés en el grafeno hasta convertirse, hoy en día, en el material más investigado en el mundo. Según las primeras previsiones, parece apuntar a que este interés se pueda convertir en una revolución comparable a la que ocurrió con los plásticos en su momento. GMD os explicamos porque el grafeno puede ser clave para el futuro de las tecnologías de la información y la comunicación (TIC).
El grafeno es un material hecho de carbono puro cuyos átomos se encuentran unidos en patrón regular de malla hexagonal (ver imagen). Se presenta en láminas de un solo átomo de espesor (el grafito, más conocido, es una superposición de láminas de grafeno). A. Geim y K. Novoselov, de la Universidad de Manchester, recibieron el Premio Nobel de Física en 2010 por «los experimentos pioneros sobre el material bidimensional grafeno», demostrando el gran impacto causado dentro de la comunidad científica. Un informe de CambridgeIP indica que entre el 2007 y el 2013 se han registrado un impresionante total de 7.351 patentes internacionales sobre procesos de fabricación y aplicaciones del grafeno. Además, un conjunto de grupos de investigación europeos aseguró una beca de mil millones de euros de la Unión Europea en 2013 para financiar trabajos de investigación sobre este material.

Estructura del grafeno (by James Hedberg, licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 3.0 Unported)
El grafeno exhibe varias propiedades nunca vistas en otros. Entre muchas otras, se puede destacar su baja resistividad eléctrica (un 35% inferior a la del cobre) que supone una capacidad superior para conducir la electricidad. Es también un excelente conductor térmico (conduce 10 veces mejor que el cobre), suponiendo una mejora fundamental para aplicaciones que requieren una disipación de calor importante. El grafeno posee también propiedades mecánicas extraordinarias. Tiene una resistencia a la rotura 100 veces superior a una lámina de acero que tuviera el mismo espesor. Sin embargo, es muy ligero, con una densidad de 0,77mg/m2. En la ceremonia de entrega del Premio Nobel se ilustró esta propiedad de forma muy visual exponiendo que un metro cuadrado de grafeno podría aguantar un gato de 4 kg, pesando el grafeno que lo soporta tanto como uno de los bigotes de éste.
Debido a sus propiedades únicas, el grafeno está hoy visto como el material que podría revolucionar el mundo de las tecnologías. Por ejemplo, sus propiedades mecánicas le permiten ser mezclado con epoxis para obtener composites que podrían ser usados para reemplazar a metales en coches y aviones, haciéndolos más ligeros y reduciendo su consumo. La energía solar fotovoltaica podría también aprovecharse del grafeno. Las células solares sensibilizadas por colorantes están fabricadas con materiales mucho más baratos que las células de semiconductor pero no son tan buenas para convertir la luz en electricidad. Se demostró que añadiendo grafeno, se alcanzaría 50% más de corriente en el circuito, lo que significa un rendimiento mucho más alto. Un tercer ejemplo de la importancia del grafeno en los distintos campos de la tecnología es la electrónica. Nuevos conceptos de nano-diodos y transistores de una capa están actualmente en desarrollo para sustituir los anteriores diseños capa a capa. Con el uso de canales electrónicos de nano-escala, estos nuevos dispositivos, que pueden tener una velocidad hasta 1.5THz, son los más rápidos a día de hoy. La estructura monocapa del grafeno es ideal para integrar estos dispositivos con el fin de mejorar su rendimiento. Posibles aplicaciones incluyen electrónicas de alta velocidad, detección e emisión de THz en el infrarojo lejano y sensores químicos de alta sensibilidad.
Estos ejemplos son solo una pequeña muestra de las posibilidades del grafeno. Por estas todas estas razones, el Parlamento Europeo incluyó el material dentro de un informe, publicado a principio de 2015, que presenta las 10 tecnologías que podrían cambiar nuestras vidas. A día de hoy, el gran reto es la fabricación a gran escala del material. Fue aislado por primera vez usando cinta adhesiva en 2004. Desde entonces, se empezó una carrera cuyo objetivo es su producción en grandes cantidades empleando técnicas suficientemente económicas. Un método muy popular hoy en día es su crecimiento epitaxial sobre carburo de silicio a altas temperaturas y bajas presiones. A pesar de los retos que todavía conlleva su producción, todo apunta a que el grafeno es ya el material del futuro.