13 jul. 2011

Un experimento para medir deformaciones del grafeno a escala nanoscópica


Antes de que el grafeno existiera, tres científicos españoles investigaban ya las extraordinarias propiedades de este material, que fue sintetizado por primera vez en un laboratorio en 2004 por Andre Geim y Konstantin Novoselov. El hallazgo de estos dos investigadores de la Universidad de Manchester fue premiado el pasado año con el Nobel de Física.

Y es que años antes de que estos dos científicos de origen ruso lograran obtener grafeno en su laboratorio a partir de una placa de grafito (como el de los lápices) y un trozo de celo, los teóricos ya atribuían a este material propiedades sorprendentes. Los científicos Paco Guinea, María Angeles Vozmediano y José González publicaron en 1994 un estudio teórico sobre la electrodinámica en grafeno que se ha convertido en un clásico de la literatura de este material. Dos años antes habían publicado otro trabajo teórico sobre los fullerenos (otra forma del carbono), en el que proponían modelizar la curvatura por medio de campos magnéticos ficticios.


Ahora, una nueva investigación teórica en la que también participa María Ángeles Vozmediano, del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), sugiere que estos campos magnéticos ficticios pueden medirse como si fueran reales.

El experimento que proponen permitirá medir el efecto que las deformaciones presentes en una estructura de grafeno provocan sobre los electrones que discurren por él, pues las irregularidades en el material generan un efecto similar al que provoca un campo magnético. Para demostrarlo, proponen sustituir el campo magnético por deformaciones elásticas de una muestra de grafeno. El estudio, firmado íntegramente por científicos españoles, ha sido publicado esta semana en la revista 'Nature Physics'.

Propiedades extraordinarias

El grafeno conduce la electricidad a temperatura ambiente mejor que ningún otro material conocido. Es, además, casi transparente, extremadamente fino (de sólo un átomo de grosor) y mucho más resistente que el acero. Sus extraordinarias características lo convierten en un material con un enorme potencial de aplicaciones para el futuro, en campos tan variados como la electrónica, la medicina o el sector energético. Sin embargo, la investigadora María Ángeles Vozmediano, del Instituto de Ciencia de Materiales del CSIC, prefiere no hablar de aplicaciones "porque se trata de un material muy novedoso y aún no se sabe todo lo que va a dar de sí".

La investigadora subraya la importancia de dar relieve a la ciencia básica y afirma que si Andre Geim y Kostya Novoselov consiguieron el Premio Nobel de Física 2010 no fue por las grandes aplicaciones potenciales del grafeno, sino porque se trata de un material muy novedoso: "Los metales se comportaban de una manera establecida. El grafeno, sin embargo, es un metal pero no se comporta como el resto de los metales. Se trata de una característica muy importante, pero no sólo por las aplicaciones que tendrá. No hay posibles aplicaciones sin una ciencia básica detrás. Cuanto más novedosa o más loca parezca la ciencia básica, más interesantes serán las aplicaciones que salgan después", asegura a ELMUNDO.es en conversación telefónica.

Efecto Aharonov-Bohm

La investigación publicada en 'Nature Physics' se basa en el denominado efecto Aharonov-Bohm. Se trata de un efecto formulado en 1959 que permite detectar la presencia de un campo magnético en una región del espacio sin medir directamente sobre ella. El efecto, señalan los investigadores, predice que el flujo magnético se puede detectar observando las interferencias cuánticas de electrones que viajan a su alrededor, en una región donde el campo es nulo. "Se trata de un trabajo de física fundamental. Cuando una muestra de grafeno se deforma elásticamente, resulta muy difícil medir esa deformación. Nuestra propuesta teórica podría dar lugar a un experimento para medir tensiones muy pequeñas localizadas en regiones muy pequeñas de la muestra", explica.

Vozmediano admite que la proyección de su trabajo ha aumentado de forma espectacular desde que Geim y Novoselov sintetizarar el grafeno en 2004: "Los estudios teóricos sobre este material tienen ahora una gran relevancia", señala.

Científicos de todo el mundo investigan las propiedades de este material y de otros nuevos a partir del grafeno. España sigue siendo uno de los países más activos en la publicación de estudios relevantes sobre este material elaborado a partir de carbono. De hecho, María Ángeles Vozmediano no duda en calificar a su colega Paco Guinea como "el teórico más relevante del grafeno en el mundo". En los próximos años seguiremos viendo sus avances sobre este innovador material.


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