Què és el grafè i què pot fer?

Si heu estat a prop d’una revista científica durant l’última dècada més o menys, us haureu trobat amb alguna forma de superlatiu sobre el grafè: el material bidimensional de les meravelles que promet transformar tot, des de la informàtica fins a la biomedicina.

Hi ha un munt d’expressions sobre les aplicacions del grafè, gràcies a un grapat de propietats notables. És 1 milió de vegades més prim que un cabell humà, però 200 vegades més fort que l’acer. És flexible, però pot actuar com una barrera perfecta i és un excel·lent conductor d’electricitat. Poseu-ho tot en comú i teniu un material amb una multitud d'aplicacions potencialment revolucionàries.

com afegir bots a contracció

Què és el grafè?

El grafè és carboni, però en una xarxa de niu d'abella de gruix d'un àtom. Si torneu a aprofundir en les vostres antigues lliçons de química, recordareu que els materials compostos completament de carboni poden tenir propietats dràsticament diferents, en funció de com es disposin els seus àtoms (diferents al·lotròpics). El grafit del portallapis, per exemple, és suau i fosc en comparació amb el diamant dur i transparent del vostre anell de compromís. Les estructures de carboni d’origen humà no són diferents; el Buckminsterfullerene en forma de bola actua de manera diferent als arranjaments arrodonits dels nanotubs de carboni.

El grafè està format per una làmina d’àtoms de carboni en una xarxa hexagonal. De les anteriors, té una forma més propera al grafit, però si bé aquest material està fet de làmines bidimensionals de carboni subjectes capa a capa per febles enllaços intermoleculars, el grafè només té un gruix d’una sola fulla. Si fos capaç de pelar una sola capa de carboni d’un gra d’un alt àtom, tindríeu grafè.

Els febles enllaços intermoleculars del grafit fan que sembli suau i escamós, però els mateixos enllaços de carboni són robustos. Això significa que una xapa composta únicament per aquests enllaços de carboni és resistent, aproximadament 200 vegades més que l’acer més resistent, alhora que és flexible i transparent.

El grafè s’ha teoritzat durant molt de temps i s’ha produït accidentalment en petites quantitats mentre la gent utilitza llapis de grafit. El seu principal aïllament i descobriment, però, es basa en l'obra d'Andre Geim i Konstantin Novoselov, el 2014 a la Universitat de Manchester. Segons els informes, els dos científics van dur a terme experiments divendres a la nit, on es posarien a prova idees fora de la feina diària. Durant una d’aquestes sessions, els investigadors van utilitzar cinta adhesiva per eliminar capes fines de carboni d’un gruix de grafit. Aquesta investigació pionera va acabar donant lloc a la producció comercial de grafè.

Després de guanyar el premi Nobel de física el 2010, Geim i Novoselov van donar el dispensador de cintes al Museu Nobel.

com spoiler de discord

Per a què es pot utilitzar el grafè?

Una cosa important a tenir en compte és que els científics estan desenvolupant tot tipus de materials basats en el grafè. Això vol dir que probablement és millor pensar en grafens, de la mateixa manera que en els plàstics. Bàsicament, l’aparició del grafè té l’objectiu de conduir a una nova categoria de material, no només a un material nou.

Veure relacionat Què és la turbulència? Desentranyar una de les preguntes milionàries de la física que es van trobar a la urana sobre la pluja de diamants que s’ha trobat a Urà s’ha creat a la Terra i podria ajudar a resoldre la nostra creixent crisi energètica La informàtica quàntica arriba a la majoria d’edat

Pel que fa a les aplicacions, s’està investigant en àrees tan àmplies com la biomedicina i l’electrònica per protegir els cultius i envasar aliments. El fet de poder modificar la propietat superficial del grafè, per exemple, podria convertir-lo en un material excel·lent per al lliurament de fàrmacs, mentre que la conductivitat i la flexibilitat del material podrien anunciar una nova generació de circuits de pantalla tàctil o dispositius portàtils plegables.

El fet que el grafè sigui capaç de formar una barrera perfecta contra els líquids i els gasos significa que també es pot utilitzar amb altres materials per filtrar qualsevol quantitat de compostos i elements, inclòs l'heli, que és un gas excepcionalment difícil de bloquejar. Això té una àmplia gamma d'aplicacions pel que fa a la indústria, però també pot resultar molt útil per a les necessitats ambientals al voltant de la filtració d'aigua.

Les propietats multifuncionals del grafè obren les portes a una gran quantitat d'usos compostos. Tot i que s’ha reflexionat molt sobre com pot augmentar les tecnologies preexistents, els continus avenços en el camp acabaran donant lloc a àrees completament noves que abans haurien estat impossibles. Podríem veure sorgir una nova classe d’enginyeria aeroespacial? Què passa amb els implants òptics de realitat augmentada? Per la seva aparença, el segle XXI és quan ho descobrirem.