EL GRAFENO

¿QUÉ ES EL GRAFENO?

Es un material bidimensional formado por una sola capa de átomos de carbono puro, dispuestos en una estructura reticular hexagonal, similar a una de las laminas que componen el grafito, cuyo espesor de 0,34 nm es el de un átomo de carbono. Se trata de una forma alótropa del carbono, es decir, un mismo elemento químico como el carbono puede adoptar distintos tipos de estructuras. 

Ya se conocía desde hace más de medio siglo y se pensaba que era inestable, hasta que los científicos rusos de la Universidad de Manchester, Andre Geim y Konstantin Novoselov lograron sintetizarlo a temperatura ambiente en 2004, lo que les valió el Premio Nobel de Física en 2010

¿CUÁLES SON SUS PROPIEDADES?

Entre las propiedades más destacadas de este material se incluyen:

• Alta conductividad térmica y eléctrica.
• Semiconductor.
• Alta elasticidad y dureza.
• Resistencia (el material más resistente del mundo).
• El grafeno puede reaccionar químicamente con otras sustancias para formar compuestos con diferentes propiedades, lo que dota a este material de gran potencial de desarrollo.
• Soporta la radiación ionizante.
• Es muy ligero, como la fibra de carbono, pero más flexible.
• Menor efecto Joule, se calienta menos al conducir los electrones.
• Consume menos electricidad para una misma tarea que el silicio.

¿CÚALES SON SUS APLICACIONES? ¿PARA QUÉ SIRVE?

Sus propiedades prometen revolucionar el futuro de la tecnología. Las expectativas del graneo son enormes, pero se corre el peligro de que no se materialicen las aplicaciones concretas, el conocimiento no llegue a dar el salto del laboratorio a la industria y al mercado, y las iniciativas se diluyan. Se puede realizar una estimación de cuáles serían los principales campos en los que este material podría aplicarse. Y, en todos ellos, sería revolucionario.

1. Electrónica:  en la fabricación de microchips o de transistores
2. Informática: ordenadores mucho más rápidos y con un menor consumo eléctrico
3. Telefonía móvil: dispositivos adaptados a la fisionomía del ser humano, sin formas ni colores preestablecidos, con pantallas flexibles, plegables y táctiles
4. Sector energético: creación de baterías de larga duración
5. Industria del blindaje: Chalecos antibalas, cascos y multitud de elementos de protección
6. Industria automovilística: chasis de los vehículos los haría mucho más resistentes
7. Industria del motor y los combustibles: los hará más ecológicos y eficientes
8. Industria alimentaria: creación de envases para alimentos más seguros
9. Tratamiento de aguas: posible uso para la desalinización del agua
10. Desarrollo de la ciencia:La alta reactividad del grafeno con otros elementos químicos distintos del carbono es una de las características que más atrae la atención en el campo de la investigación.

En resumen, pese a que el grafeno aún se encuentra en fase de estudio y no se conocen todas las oportunidades que ofrece, se prevé que las posibilidades de su utilización afectarán a prácticamente todos los campos conocidos sustituyendo a gran parte de los materiales empleados hoy en día.

EL GRAFENO EN MEDICINA Y BIOMEDICINA:

Recientes investigaciones determinan que el grafeno podrá emplearse para mejorar los tratamientos contra el cáncer. El tratamiento de esta enfermedad tiene como objetivo, de manera general, la destrucción de las células enfermas intentando afectar lo menos posibles a las células sanas. 

La búsqueda incesante de un método que permita dirigir el tratamiento contra una zona concreta del organismo sin afectar a las demás podría encontrar respuesta en el grafeno, ya que diversos estudios han puesto de manifiesto que combinando este material con diversos fármacos es posible aumentar la carga de medicación que llega a las células cancerígenas, incrementando las posibilidades de éxito del tratamiento.

TELESCOPIOS Y ACELERADORES DE PARTÍCULAS

¿QUÉ SON LOS TELESCOPIOS Y LOS ACELERADORES DE PARTÍCULAS?

Telescopio espacial Hubble

Los telescopios grandes son herramientas que utilizan los astrónomos para observar lo infinitamente grande: los enjambres de galaxias que pueblan el universo. Tenemos que tener en cuenta que cuando miramos la luz de las estrellas y de las galaxias estamos contemplando su pasado, pues su luz ha tardado miles de millones de años en llegar a la Tierra. Las vemos como eran en su juventud. Puede que ya ni existan: mirar lejos es ver temprano.

Los telescopios para ver lo infinitamente pequeño son los aceleradores de partículas, que son unos gigantescos anillos en los que se provocan colisiones entre partículas subatómicas y se generan tan altas energías que la materia se comporta de manera similar a como lo hacia en los instantes próximos al big bang.

El acelerador de partículas LHC (large hadron collider, gran colisionador de hadrones) es un anillo de 27 kilómetros de circunferencia ubicado a 100 metros bajo tierra. Es una de las máquinas más complejas construida nunca: sus 9.300 imanes superconductores, fundamentales para hacer girar los haces de partículas a velocidades cercanas a las de la luz, deben refrigerarse a una temperatura inferior a la del espacio exterior (-270 grados centígrados, cerca del cero absoluto); el interior del anillo es el lugar más vacío del Sistema Solar (10^-13 atmósferas) para evitar que las partículas colisionen con moléculas de gas; y cuando las partículas colisionan entre sí se generan temperaturas 100.000 veces más calientes que el interior del Sol.

¿DÓNDE SE ENCUENTRAN?

El Telescopio espacial Hubble está situado en los bordes exteriores de la atmósfera, en órbita circular alrededor alrededor de la Tierra a 593 kilómetros sobre el nivel del mar, que tarda en recorrer entre 96 y 97 minutos. Fue puesto en órbita el 24 de abril de 1990 como un proyecto conjunto de la NASA y de la ESA. Desde que fue puesto en órbita en 1990 para eludir la distorsión de la atmósfera - históricamente, el problema de todos los telescopios terrestres -, el Hubble ha permitido a los científicos ver el Universo con una claridad jamás lograda.               

El LHC está situado en la frontera franco-suiza cerca de Ginebra. Los físicos del CERN (laboratorio de física de partículas) cuentan actualmente con él. Un anillo de 27 kilometros que se encuentra alojado en un túnel circular a 100 metros bajo tierra.

¿QUÉ HAN DESCUBIERTO?

El Telescopio espacial de la NASA Kepler ha descubierto seis nuevos planetas alrededor de una estrella similar al Sol, unos extraños mundos que los astrónomos han denominado mini Neptunos.

Cinco de los nuevos planetas están más cerca de su estrella madre de lo que Mercurio está del Sol. El sexto mundo está todavía más alejado, en una región que caería dentro de la órbita de Venus.

El Telescopio Hubble, con sus observaciones, permitió a los astrónomos confirmaron la existencia de los agujeros negros, aclararon ideas sobre el nacimiento del Universo en una gran explosión, el Big Bang, ocurrida hace unos 13.700 millones de años, y revelaron nuevas galaxias y sistemas en los rincones más recónditos del cosmos. El Hubble también ayudó a los científicos a establecer que el sistema solar es mucho más joven que el Universo. También ha proporcionado imágenes dramáticas de la colisión del cometa Shoemaker-Levy 9 con el planeta Júpiter en 1994, así como la evidencia de la existencia de planetas orbitando otras estrellas. Algunas de las observaciones que han llevado al modelo actual del universo en expansión se obtuvieron con este telescopio. La teoría de que la mayoría de las galaxias alojan un agujero negro en su núcleo ha sido parcialmente confirmada por numerosas observaciones.

 El LHC  ha permitido detectar una nueva partícula subatómica.Conocida como Xi(b)*, la nueva partícula es un barión, un tipo de partícula formada por tres elementos más pequeños llamados quarks. Un ejemplo de bariones son los neutrones y los protones, que conforman el núcleo de los átomos.La nueva partícula pertenece a la categoría de los bariones llamados «beauty», partículas que contienen un quark fondo (o bottom, en inglés), también llamado «beauty quark».Esta partícula recién descubierta ya fue predicha por la teoría, pero nunca había sido observada. 

El experimento LHC también ha permitido encontrar una nueva variante formada de cuatro quarks de materia convencional y un antiquark, hecho de antimateria.El pentaquark ha sido descubierto observando los productos de colisiones entre bariones y estudiando las partículas resultantes. Así han desvelado la existencia de dos estados intermedios de la materia cantidad de datos acumulada por el LHV indican la existencia de la nueva partícula

¿QUÉ ESPERAN DESCUBRIR?

Los científicos creen que el Telescopio Hubble ya esta dando todo lo que puede dar técnicamente hablando, y lo más probable es que se necesite de un sucesor para que husmee en lo más profundo del espacio. Un posible candidato es el telescopio en construcción James Webb, que se espera sea lanzado en 2018. Y será 100 veces más potente que este.

Sus instrumentos se sintonizan al infrarrojo, una región específica del espectro electromagnético donde aun se debería detectar la luz de las primeras estrellas que brillaron en el Universo. 

Se estima que estas estén a otros 200 millones de años luz de la recién descubierta galaxia GN-z11. Los científicos están interesados en investigar estas estrellas y las condiciones en las que nacieron.

Es probable que sean gigantes calientes que surgieron del gas frío y neutral que entonces impregnaba el cosmos.

Image copyrightImage captionGuayana Francesa.

Con el LHC esperan encontrar el gravitón, comprender la naturaleza de la materia oscura y crear miniagujeros negros que permitan comprobar la existencia de espacios multidimensionales, tal y como predicen la teoría de cuerdas y la teoría M, cuya principal crítica es que hacen planteamientos excesivamente teóricos, difíciles de comprobar mediante la experimentación.