La carrera europea para controlar el material milagroso

En los a?os cuarenta, EE UU demostr¨® su capacidad para convertir el conocimiento en poder con el Proyecto Manhattan. El trabajo cient¨ªfico de las primeras d¨¦cadas del siglo XX para comprender la energ¨ªa descomunal que mantiene unidos los n¨²cleos at¨®micos se transform¨® en pocos a?os en un par de bombas capaces de zanjar de golpe la ¨²ltima guerra mundial. Veinte a?os despu¨¦s, volvi¨® a conseguir algo similar con el programa que llev¨® a un pu?ado de hombres a la Luna.

Estos son dos casos paradigm¨¢ticos de las posibilidades que tienen los grandes Estados para transformar la ciencia en aplicaciones que transformen el mundo y quiz¨¢ con este tipo de proyectos como referencia se lanz¨® en Europa el Graphene Flagship, la mayor iniciativa de investigaci¨®n de la Uni¨®n Europea. Puesta en marcha en 2013, cuenta con mil millones de euros para invertir en una d¨¦cada. El objetivo es impulsar las tecnolog¨ªas basadas en grafeno, un material descubierto en 2004 por los rusos Andre Geim y Konstantin Novoselov que, entre otras propiedades sorprendentes, conduce la electricidad mejor que el silicio, el sustrato sobre el que se ha construido la sociedad de la informaci¨®n.

Un conmutador de grafeno posibilitar¨ªa una velocidad de descarga equivalente a 25 pel¨ªculas por segundo

Esta semana, en San Sebasti¨¢n, se han reunido los representantes del programa para hacer balance tras completar la mitad de su recorrido. Jari Kinaret, director del Graphene Flagship, destacaba los buenos resultados desde el punto de vista de publicaciones y la identificaci¨®n de los primeros ¨¢mbitos en los que el grafeno puede aportar ventajas competitivas. En colaboraci¨®n con una compa?¨ªa llamada Emberion, se trabaja en el desarrollo de detectores de infrarrojos ultrasensibles que pueden servir para detectar explosivos, con Airbus se est¨¢ probando el grafeno para que acompa?e los materiales con que construyen los estabilizadores horizontales (las alas traseras) de sus aviones y con Ericsson exploran la posibilidad de fabricar conmutadores fot¨®nicos para telecomunicaciones que permitan descargar m¨¢s de tres pel¨ªculas completas por segundo a la m¨¢xima calidad.

Pero como reconoc¨ªan los expertos reunidos en San Sebasti¨¢n, el dominio de esta capa de ¨¢tomos de carbono un mill¨®n de veces m¨¢s fina que un cabello humano no est¨¢ siendo sencillo. Thomas Reiss, uno de los responsables de la industrializaci¨®n del grafeno dentro del flagship, reconoc¨ªa que pese a las promesas de este ¡°material milagro¡±, ¡°el grafeno a¨²n no est¨¢ satisfaciendo las demandas que se le hacen¡±. En 2025, cuando hayan acabado los diez a?os estipulados para el Graphene Flagship y se hayan invertido los 1.000 millones de euros, el mercado mundial estimado para este material ser¨¢ de entre 200 y 600 millones de d¨®lares. ¡°Las industrias se interesan por soluciones a retos que adem¨¢s tengan un precio competitivo¡±, a?ad¨ªa Reiss.

Amaia Zurutuza, miembro del Comit¨¦ Ejecutivo del Graphene Flagship, tambi¨¦n reconoce la particularidad de impulsar un gran proyecto de investigaci¨®n en torno a un material y no a la soluci¨®n de retos. ¡°Las empresas en general y las estadounidenses en particular est¨¢n muy dirigidas a las aplicaciones¡±, se?ala. ¡°T¨² piensas en una aplicaci¨®n y luego eliges el material que sea bueno para esa aplicaci¨®n¡±, contin¨²a. ¡°Cuando se eligi¨® el silicio como material sobre el que se construy¨® la revoluci¨®n de la computaci¨®n, la idea que estaba detr¨¢s era el transistor, y despu¨¦s se vio que el mejor material para fabricarlo era el silicio, pero el primer transistor que se fabric¨® era de germanio¡±, recuerda.

La fibra de carbono, que ahora est¨¢ en los aviones, tard¨® veinte a?os en generalizarse

Los cient¨ªficos reunidos en San Sebasti¨¢n, no obstante, siguen confiando en que las promesas del grafeno que se observan ahora en los laboratorios acabar¨¢n haci¨¦ndose realidad, aunque eso no vaya a suceder ma?ana. ¡°El dinero no puede comprimir el tiempo que necesitamos para desarrollar las aplicaciones del material¡±, se?ala Fabrizio Tubertini, desarrollador de negocios para aplicaciones energ¨¦ticas del flagship. ¡°La fibra de carbono, que ahora est¨¢ en los aviones, por ejemplo, tard¨® veinte a?os en generalizarse¡±, a?ade Zurutuza. Por ahora, una de las ideas que parecen funcionar consiste en a?adir el grafeno a otros materiales para mejorar sus capacidades. En bater¨ªas que ya existen, ¨¢nodos y c¨¢todos de grafeno pueden triplicar la capacidad de la bater¨ªa y reducir el tiempo de carga.

Uno de los pasos fundamentales para lograr acercar el grafeno hasta un punto en el que sea interesante al menos para determinadas aplicaciones industriales es la creaci¨®n de un est¨¢ndar de calidad que puedan seguir los productores de grafeno. Albert Red¨®, del departamento de I+D de la empresa Das Nano, se?ala que hace cuatro a?os vieron que faltaban m¨¦todos de control para analizar muestras amplias de grafeno ¡°como las obleas de 4 u 8 pulgadas¡±. Aplicando una frecuencia de terahercios, que se encuentra entre los microondas del tel¨¦fono m¨®vil y los rayos infrarrojos, han desarrollado un equipo capaz de analizar de forma no destructiva y sin contacto la calidad del material. Con esta tecnolog¨ªa, colaboran con el flagship en la definici¨®n del est¨¢ndar que servir¨ªa, entre otras cosas, para que los resultados de los grupos de investigaci¨®n sean f¨¢cilmente comparables.

¡°Si queremos escalar los m¨¦todos de aplicaci¨®n para construir una pantalla de una tablet, que ser¨ªa m¨¢s flexible y m¨¢s eficiente con grafeno, necesitamos que haya poca variaci¨®n en el material¡±, se?ala Redo. ¡°Ahora, una pantalla normal puede tener una variaci¨®n del 0,1% y una fabricada con grafeno puede estar entre el 20 y el 30%. No puedes tener una pantalla que tenga unas zonas m¨¢s oscuras que otras, as¨ª que hay esfuerzos acad¨¦micos para reducir esa variaci¨®n, estudiando modos de producci¨®n diferentes para hacer que las aplicaciones sean eficientes a nivel econ¨®mico¡±, concluye.

A¨²n faltan cinco a?os para la finalizaci¨®n del flagship, pero Europa ya est¨¢ pensando en la forma de seguir aupando las aplicaciones del grafeno hasta que sean interesantes para que las grandes empresas comiencen a realizar las inversiones descomunales necesarias para cubrir ese ¨²ltimo tramo que lleva las innovaciones al consumidor. Por ahora, hay peque?as empresas que empujan un mercado incipiente. En San Sebasti¨¢n, Graphenea produce grafeno en distintos formatos. ??igo Charola, director de operaciones de la compa?¨ªa, explica que por ahora sus clientes ¡°son principalmente del ¨¢mbito acad¨¦mico y de la investigaci¨®n¡±. Entre ellos, ha crecido mucho la demanda, pero a medio plazo necesitan llegar tambi¨¦n a empresas para ampliar su clientela y que la compa?¨ªa tenga sentido. Como sucedi¨® en su momento con el Proyecto Manhattan o la carrera espacial, el tiempo es un factor vital y para algunas empresas que ya est¨¢n apostando por este nuevo material los resultados tienen que llegar cuanto antes. Aunque los participantes en la reuni¨®n de San Sebasti¨¢n repet¨ªan que el dinero no puede comprimir el tiempo, muchos tratar¨¢n de que el futuro no llegue demasiado tarde.