Un 'experimento del viernes'

Donald Ray Huffman levant¨® con dificultad del sof¨¢ su cuerpo largo y nudoso y alz¨® su copa en el c¨¢lido aire de Creta el pasado 5 de octubre. "Brindemos por Andre y Konstantin y por este nuevo reconocimiento a la f¨ªsica del estado s¨®lido". Ese atardecer estaba con Donald y Wolfgang Kr?tschmer en la terraza de un hotel de la isla griega festejando la concesi¨®n del Premio Nobel de F¨ªsica 2010 a Andre Geim y Kostya Novoselov por su trabajo en grafeno, una nueva forma cristalina de carbono, estrictamente bidimensional. Particip¨¢bamos en un congreso que celebraba el 25? aniversario del descubrimiento de otra forma de carbono, la fascinante mol¨¦cula de C60, el fullereno, en el que tuve el honor de dar una conferencia sobre nuestro trabajo en grafeno.

La nueva forma de carbono se a?ade al fullereno y el nanotubo

Geim y Novoselov son de la antigua escuela rusa de experimentos

Lo que hac¨ªa especial ese momento es que Donald y Wolfgang, seg¨²n los cient¨ªficos all¨ª reunidos, habr¨ªan sido justos merecedores del Nobel de Qu¨ªmica, concedido por ese descubrimiento a Kroto, Curl y Smalley en 1996. Y all¨ª estaban, sin rastro de amargura o despecho, celebrando el reconocimiento otorgado por la academia sueca a otros colegas que hab¨ªan descubierto nuevas maravillas en el reino del carbono.

Se conocen dos formas cristalinas, tridimensionales, de carbono: diamante y grafito. A pesar de estar compuesto por ¨¢tomos de la misma naturaleza qu¨ªmica, sus propiedades f¨ªsicas no pueden ser m¨¢s diferentes. El grafito es de color negro y tan blando que se emplea como mina en los l¨¢pices. El diamante es transparente e imposible de rayar por ninguno de los materiales conocidos. A estas formas cristalinas tridimensionales se hab¨ªa unido en 1984 la estructura cerodimensional, el C60, id¨¦ntica a un bal¨®n de futbol, pero 100 millones de veces m¨¢s peque?a. En 1991, Ijima hab¨ªa identificado la forma unidimensional del carbono, el nanotubo. Aislar la forma bidimensional, el grafeno y, sobre todo, explorar sus extraordinarias propiedades ha sido la contribuci¨®n de Geim y Novoselov.

Geim es un f¨ªsico ruso verdaderamente creativo. Dotado de un alma inquieta que le hace atropellarse al hablar y saltar de un tema de investigaci¨®n a otro, es devoto de una escuela pr¨¢cticamente olvidada en la f¨ªsica actual: la de los anticuados experimentos de c¨¢tedra en los que uno mismo, con sus manos y equipos m¨¢s bien pedestres, realiza un experimento simple para ver lo que ocurre. Andre los realiza los viernes a ¨²ltima hora de la tarde cuando la mayor parte de sus colegas han partido rumbo al pub m¨¢s cercano donde resguardarse del clima inexorable de Manchester.

Su joven colega Novoselov, tambi¨¦n nacido y educado en Rusia, se incorpor¨® con entusiasmo a los divertimentos vespertinos de los viernes. Su habilidad experimental y capacidad de trabajo dieron fruto al final del verano de 2004: uno de esos experimentos les permiti¨® aislar grafeno, un cristal formado por un solo plano de ¨¢tomos de carbono con simetr¨ªa hexagonal, por un improbable m¨¦todo: exfoliar grafito peg¨¢ndole repetidamente una cinta adhesiva y frotando con paciencia los copos de grafito adheridos a la cinta sobre una superficie para depositarlos en ella. Aqu¨ª apareci¨® la suerte, ya que la superficie elegida fue un cristal de silicio oxidado que rondaba por el laboratorio y que presentaba por casualidad el espesor de ¨®xido preciso para que el cristalito de grafeno fuese visible al microscopio ¨®ptico. As¨ª identificaron trocitos por varios planos individuales de grafito desacoplados, que presentaban las propiedades cu¨¢nticas esperadas para un material bidimensional.

Geim y Novoselov, generosa e inteligentemente, se abrieron a las colaboraciones necesarias para demostrar que los electrones se mueven en grafeno m¨¢s deprisa que en cualquier otro s¨®lido, que es el material m¨¢s flexible, m¨¢s deformable, m¨¢s duro y con mejor conductividad t¨¦rmica. Adem¨¢s de mostrar sorprendentes propiedades cu¨¢nticas, con ¨¦l ya se fabrican transistores que conmutan m¨¢s deprisa que los existentes, contactos met¨¢licos m¨¢s transparentes para pantallas t¨¢ctiles flexibles y toda una panoplia de diversas aplicaciones posibles. Esta suerte de fiebre del oro ha conducido a Geim y Novoselov al Nobel tan solo seis a?os despu¨¦s de su experimento.

Aquella noche en Creta, Wolfgang pregunt¨®: "?Cu¨¢l crees que ser¨¢ la nueva forma del carbono?", mientras Donald mascullaba: "Los fullerenos han producido m¨¢s de 3.000 patentes, pero todav¨ªa no hay una sola aplicaci¨®n real, ?pasar¨¢ lo mismo con el grafeno?". "Bueno, a Rutherford le dieron el Nobel por mostrar que la f¨ªsica at¨®mica era interesante, no por construir una central nuclear", musit¨¦. Volvimos a brindar por Andre y Kostya.

Rodolfo Miranda es director de IMDEA Nanociencia y catedr¨¢tico de F¨ªsica de la Materia Condensada en la Universidad Aut¨®noma de Madrid