El sexto elemento

El material opaco del centro de los lápices, el grafito, está hecho de capas superpuestas de carbono que se desprenden con facilidad, lo que permite la escritura. En 2004, dos investigadores rusos en la Universidad de Manchester usaron cinta pegante para arrancar las capas de un pedazo de grafito hasta aislar una sola capa muy delgada, de un solo átomo de altura; lo más delgado físicamente posible. A esa lámina se le llamó ‘grafeno’; por su descubrimiento Andre Geim y Konstantin Novoselov recibieron la semana pasada el Premio Nobel de Física.

La estructura del grafeno es sencilla. Visto en un microscopio electrónico, que es la única manera como se puede observar una matriz de átomos, parece una malla de anjeo. Pero la sencillez se limita a su apariencia. A medida que se estudia y se conoce más, los físicos están descubriendo en el grafeno propiedades tan especiales que han llevado a algunos a afirmar que se trata de un material milagroso. 

El primer milagro está en su casi total ausencia de espesor. En nuestro universo, en que todo tiene tres dimensiones, el grafeno es una poco común estructura bidimensional. Y a pesar de ser una sola capa, es impermeable al agua, a los gases, y es completamente inerte; no se corroe, ni se moja. 

Amén de lo anterior, el material conduce calor y electricidad mejor que cualquier otro elemento conocido, por lo que es probable que reemplace al silicio en la fabricación de transistores y microchips. Su capacidad de conducir electricidad es tan eficiente que las señales se acercan a la velocidad de la luz.

Pero lo más milagroso es su resistencia. Por su delgadez y por la economía de su estructura, el grafeno es ultraliviano. No obstante, los enlaces entre los átomos de carbono le confieren una fortaleza hasta ahora nunca conocida; el grafeno no es solo el material más delgado del mundo, sino también el más fuerte. Se ha dicho que el peso de un camión balanceado sobre un lápiz con punta de diamante, presionando sobre una lámina de grafeno en un solo punto, no alcanzaría para perforarla.

Esta mezcla de propiedades –resistencia, ligereza, conductividad, impermeabilidad y, una vez que se industrialice su producción, bajo costo– prometen hacer del grafeno el material nuevo más importante de la historia; más importante que, en su momento, el plástico. Pantallas flexibles, ropa antibalas, aviones y vehículos más livianos y eficientes, empaques para alargar la vida útil de alimentos perecederos, y computadores miles de veces más poderosos que los actuales, son algunas de las ideas que ya se están desarrollando. Otras que se han propuesto, como ascensores espaciales hechos de grafeno que permitirían a ingenieros subir al cielo a reparar satélites, parecen escenarios de ciencia ficción, pero son teóricamente posibles.

Algo intrigante para los que estudian la ciencia de los materiales es que con el grafeno nos estaríamos acercando a varios límites impuestos por las leyes de la física: el límite de la conductividad eléctrica y térmica, el límite de la fuerza estructural, el límite de la delgadez de las cosas. Estamos en el umbral de un hito en la historia de la transformación de la materia por los humanos. Si, algún día, arqueólogos del futuro –quizás de origen extraterrestre–, analizaran las reliquias de la civilización del siglo XXI, tal vez concluirían que, así como existió la Edad de Piedra y la de Bronce, la nuestra, que apenas comienza, fue la Edad del Carbono.

Una versión de esta columna apareció publicada en El Heraldo de Barranquilla el 11 de octubre de 2010.