Los cinco nanomateriales que pueden cambiar el mundo

[wolfbcn]

Resulta paradójico que las soluciones de futuro para el mundo, en lo que se refiere a la producción de los nuevos materiales que servirán de base a las infraestructuras tecnológicas que regirán la vida de las generaciones venideras, no sean visibles para el ojo humano. Los materiales llamados a recoger el testigo de viejos conocidos como el silicio, el semiconductor sin el que no se podría entender la informática, se encuentran en escalas nanométricas, precisamente porque una propiedad general de los materiales es que cuando se llega a la nanoescala aparecen nuevas propiedades, generalmente sorprendentes.

Por eso, desde hace décadas, cada vez que se descubre un nuevo material en los laboratorios, estalla un entusiasmo generalizado, primero en la comunidad científica, después en los medios de comunicación y finalmente en la sociedad. Los investigadores no mienten cuando describen sus propiedades y posibles aplicaciones, generalmente revolucionarias, pero desde la ciencia básica al mundo real hay un largo trecho donde muchos mitos se diluyen y también se producen sorpresas. Un material destinado a usos electrónicos, puede terminar siendo clave en el campo de la  mecánica.

Lo que a estas alturas queda fuera de toda duda es que el carbono se ha convertido en el padre absoluto de los mejores nanomateriales. Su versatilidad a la hora de combinarse en diversas geometrías, con múltiples organizaciones de sus átomos, ha generado una familia numerosa de nuevos materiales que podrán cambiar, tarde o temprano, el mundo.

1. Puntos cuánticos: el sol en la Tierra

Se trata de un nanomaterial cerodimensional con forma esférica. Se descubrieron a finales de los 80, pero están cobrando importancia en la actualidad porque se han encontrado formas sencillas para su fabricación, mediante procesos de disolución. Una de sus principales propiedades es que es capaz de absorber todos los colores del espectro electromágnetico de la luz solar. El astro suma los siete colores del arcoiris, además de proyectar haces infrarrojos e ultravioleta.

En ese sentido, se esperan importantes aplicaciones en el campo de la iluminación, de tal manera que los distintos nuevos tipos de focos y bombillas que utilice el ser humano imiten, de algún modo, al sol, aprovechando que, gracias a los puntos cuánticos, puede jugarse con el espectro lumínico. No obstante, su aplicación estrella es la fabricación de células solares mucho más eficientes y baratas, teniendo en cuenta que con las actuales, de silicio, solamente se absorbe uno de los componentes del espectro solar, desperdiciando el resto. De momento, aún se está trabajando en esa dirección en los laboratorios y no se ha desarrollado una producción comercial de este tipo de células.

2. Nanotubos de carbono: el futuro de la construcción

A diferencia del anterior, se trata de un nanomaterial -derivado del carbono- monodimensional. Desde los años 70, se había posicionado como un nuevo material con muchas posibilidades en el campo de la electrónica, pero a día de hoy son sus excelentes propiedades mecánicas las que están dando origen a aplicaciones reales.

Es cien veces más fuerte que el acero y entre seis y diez veces más ligero. Además, es elástico. Por eso se utiliza ya en la fabricación de determinados productos de uso cotidiano, por ejemplo artículos deportivos como pueden ser bicicletas o raquetas. No es necesario que el artículo esté íntegramente fabricado a base de nanotubos de carbono, sino que basta con añadir una serie de trazas para que el producto resultante sea más ligero y resistente. En el campo de la construcción a gran escala, todavía no ha llegado al mercado, pero es de esperar que las estructuras del futuro incorporen el material para aprovechar sus propiedades.

3. Grafeno: la esperanza de la electrónica

En su caso, el material de moda por excelencia, es de tipo bidimensional. En esencia, es como una lámina de papel, transparente y con el espesor de una única capa atómica, por eso se trata de un material ultraligero. Lo que se espera del grafeno desde su descubrimiento es el aprovechamiento de sus propiedades en el campo de la electrónica, donde está llamado a cambiar las reglas de la computación, permitiendo la construcción de ordenadores más rápidos.

Los medios de comunicación han convertido el nanomaterial, también derivado del carbono, en una estrella mediática, haciéndose eco de prácticamente cada una de las nuevas aplicaciones que se descubren en los laboratorios del mundo. Tras el entusiasmo inicial, se ha generado una corriente de escepticismo, fruto de la impaciencia ante la falta de resultados reales y, sobre todo, de la saturación informativa. En la actualidad, el principal reto al que se enfrenta el grafeno, como la mayoría de nuevos materiales, es su producción a gran escala a bajo coste, algo que ya se está empezando a hacer en España.

4. Nanocelulosa: la alternativa ecológica

Es una de las opciones más exóticas y originales entre los nuevos materiales, sobre todo porque su origen está en la madera. Es resistente y, además, igual que el grafeno, posee muchas propiedades electrónicas. Se obtiene a partir de la compresión de fibras vegetales o a través de cultivos naturales donde distintos tipos de bacterias lo producen de forma autónoma, aunque hasta ahora con altos costes y dificultades para generar grandes cantidades de nanocelulosa.

La última novedad, introducida por los científicos de la Universidad de Texas, con el investigador Malcolm Brown a la cabeza, es la posibilidad de utilizar un determinado tipo de alga para producir el material de forma natural, sin necesidad de nutrientes. Sólo se necesitaría luz solar y agua, algo que significaría una auténtica revolución, no sólo por lo ecológico del proceso sino también por la reducción radical de los costes.

5. Fluoreno: un mito eclipsado

Como los puntos cuánticos, es un nanomaterial cerodimensional y forma esférica, en este caso obtenido a partir del carbono. Geométricamente, es una especie de balón que en sus vértices tiene átomos de carbono y en sus aristas enlaces químicos. Se descubrió antes que los nanotubos de carbono y el grafeno, y sus descubridores, como ha ocurrido con el nuevo material de moda, también fueron merecedores del Premio Nobel.

En su momento, parecía que iba a cambiar el mundo, pero el tiempo ha devuelto a sus defensores a posiciones más realistas. Su aplicación más relevante, hoy por hoy, es su utilización en el campo de las células solares. El fluoreno ha permitido crear plásticos conductores de electricidad, hito que ha permitido la creación de células solares orgánicas, a base de carbono, y también flexibles. A día de hoy, muchos investigadores siguen trabajando con el fluoreno a nivel de ciencia básica. Sin duda, sus hermanos pequeños, los nanotubos de carbono y el grafeno, le han eclipsado.

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