Nobel de física: el grafè

Quan es pensa en un premi Nobel de física és fàcil que ens vinguin al cap grans instal·lacions amb equipaments sofisticats i tecnologies misterioses. Normalment és així, però tota regla té les seves excepcions, i el premi Nobel d’aquest any l’han guanyat dos investigadors que van fer servir com a material de partida... la mina d’un llapis i una tira de cinta adhesiva (si, del "celo"de tota la vida).

El premi l’han guanyat l’Andre Geim i el Konstantín Novosiólov, tots dos nascuts a Rússia però amb nacionalitats britànica i holandesa, per “els innovadors experiments sobre el material bidimensional grafè”. El grafè està esdevenint molt ràpidament un dels materials més de moda que hi ha. I, curiosament, no és estrany ni poc abundant. Si teniu un llapis disposeu d’un bon grapat de milions de làmines de grafè.

La clau està en l’àtom de carboni, que es pot ordenar de moltes maneres diferents. Una de les més conegudes és el diamant. Una gran macromolècula en la que tots els àtoms de carboni estan units uns amb altres fent una mena de gran piràmide. També hi ha el grafit, que és el material de les mines dels llapis. En aquest cas, els àtoms de carboni estan units entre si fent làmines. Quan escrivim amb llapis, el que fem és anar deixant capes d’aquestes. La gràcia és que els àtoms estan units molt intensament dins la làmina, però cada làmina es manté molt feblement unida a la de sobre i la de sota. Doncs be, cada una d’aquestes làmines que formen el grafit és una làmina de grafè.

La seva estructura és la d’àtoms de carboni units de forma hexagonal en una única làmina. Com que són unions atòmiques, el material és extremadament resistent, però a sobre és extremadament prim. Un únic àtom de gruix. I això li dóna les seves característiques que el fan tan especial. És un bon conductor de la corrent i del calor, transparent, flexible i lleuger, però molt més resistent que l’acer. Permet fer xips que van més ràpids que els de silici i que requereixen menys electricitat i ja s’han fet pantalles de grafè flexibles.

I a més, en ser una única capa, podem plegar-la enrotllar-la o modificar-la com ens sembli. Per fer nanotubs de carboni, buckyboles i altres materials amb noms més o menys divertits, el grafè és ideal. I el fet que tingui una única capa d’àtoms li atorga algunes propietats particularment útils. Si has de fer un detector, el grafè és, de nou, ideal. Un únic àtom dipositat sobre la seva superfície alteraria les seves propietats i permetria detectar-lo sense problemes.

Doncs el gran esclat en l’estudi d’aquest material el van iniciar els dos investigadors que ahir van ser guardonats. Un problema que tenien inicialment va ser aconseguir grafè prou pur com per estudiar-lo, i ho van resoldre fent servir el mètode de la cinta adhesiva. Simplement es tracta de posar un tros de grafit (de mina de llapis) sobre un tros de celo. Pressionar pels dos costats de manera que quedin fragments adherits, i repetir la operació fins que quasi no es vegi. Entre els molts fragments que reten units al final n’hi ha alguns de grafè. Sembla fàcil i, realment ho és (aquí podeu veure un exemple de com es fa).

Ara encara ens sona un nom estrany, però en un futur molt proper el grafè formarà part de les nostres vides, causant una revolució semblant a la que va passar amb el silici. I, entre moltes altres coses, aquests canvis seran gràcies a uns investigadors amb imaginació i una mica de cinta adhesiva.