Rumbo a la era de los materiales 2D

Son aproximadamente un millón de veces más delgados que una hoja de papel, algunos son más resistentes que el acero, otros ultraflexibles y ligeros o superconductores de electricidad. Son los materiales 2D y tienen el potencial de cambiar el futuro de cientos de industrias.

"Hay una razón por la cual tuvimos la Edad del Bronce y la Edad del Hierro. El concreto, el acero inoxidable y el silicio hicieron posible la era moderna. Ahora, una nueva clase de materiales, cada uno compuesto de una sola capa de átomos, están surgiendo con un potencial de largo alcance", señala el World Economic Forum (WEF) en el reporte "El top 10 de tecnologías emergentes del 2016".

El primer material 2D, el grafeno, fue sintetizado en 2004 por el doctor Konstantin Novoselov, Nobel de Física 2010. "Después la gente se dio cuenta que usando técnicas similares podían producir una gama amplia de materiales 2D; hemos creado toda una nueva clase de materiales que nadie hubiera imaginado antes", señala en entrevista Tim Harper, quien contribuyó para el reporte del WEF.

Harper es además CEO de G2O Water, una firma que emplea materiales 2D para la desalinización de agua. "Hay muchas maneras de usar el grafeno, en una de ellas, si tomas una capa de grafeno y le haces algunos hoyos creas una membrana que filtra agua, si puedes reducir el costo de la energía requerida para hacer pasar el agua por la membrana, entonces significa que entraste en un modelo en el que puedes imaginar microplantas de desalinización de agua impulsadas por energías renovables", menciona.

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Entre las aplicaciones en desarrollo están celdas solares que generan energía incluso cuando llueve, lentes de contacto con visión ultravioleta, 'músculos' artificiales para robots, chalecos blindados y biosensores. La raqueta de Djokovic, marca Head, está hecha de grafeno, mientras que la empresa sueca Lelo explora cómo desarrollar condones con este material.

"Otra aplicación común del grafeno es en la elaboración de ropa y de llantas de bicicleta, para añadir resistencia. Compañías como G2O la está usando en filtros para mejorar las plantas de tratamiento de residuos. Otras, lo están usando en materiales de composición, desde paneles hasta aplicaciones para hacer artículos más pequeños, fuertes y rígidos, o puede ser para cosas como filamentos o impresión 3D, también para llevar al mercado productos que usan el grafeno como un protector para prevenir la corrosión de materiales, como el acero".

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Para el mexicano Osvaldo del Pozo, doctor por la Universidad de Shefield y quien trabajó con el Nobel Novoselov, la primera aplicación comercial masiva será en las pantallas flexibles. "Si ves algunas películas de ciencia ficción siempre salen pantallas transparentes; para allá va todo esto, que tú, de repente, guardes tu televisión en la maleta, yo creo que es en sí lo que se va a vender", consideró en entrevista.

MATERIALES DE DISEÑO
Las diversas capacidades de los poco más de 20 materiales que han sido sintetizados bidimensionalmente son distintas, por ejemplo el disulfuro de molibdeno es un semiconductor mientras que el nitruro de boro hexagonal funciona como aislante eléctrico; la mezcla de todos ellos puede generar a su vez nuevos materiales con capacidades únicas.

"Imagina pegar estas capas para crear toda clase de nuevas propiedades, esto se acerca mucho a la idea de materiales de diseño, quizás tú quieras agregar una capa que absorba fotones, y quizás quieras agregar otra que sea superconductora, quizás quieras agregar otra capa en el dispositivo que estás construyendo que sea capaz de disipar el calor", dijo Harper.

Por ejemplo, si mezclas nitruro de boro hexagonal y grafeno puedes crear un material que mejorara las baterías de iones, ya que logra concentrar mucha energía en volúmenes pequeños.