Un 'experimento del viernes'

Donald Ray Huffman levantó con dificultad del sofá su cuerpo largo y nudoso y alzó su copa en el cálido aire de Creta el pasado 5 de octubre. "Brindemos por Andre y Konstantin y por este nuevo reconocimiento a la física del estado sólido". Ese atardecer estaba con Donald y Wolfgang Krätschmer en la terraza de un hotel de la isla griega festejando la concesión del Premio Nobel de Física 2010 a Andre Geim y Kostya Novoselov por su trabajo en grafeno, una nueva forma cristalina de carbono, estrictamente bidimensional. Participábamos en un congreso que celebraba el 25º aniversario del descubrimiento de otra forma de carbono, la fascinante molécula de C60, el fullereno, en el que tuve el honor de dar una conferencia sobre nuestro trabajo en grafeno.

La nueva forma de carbono se añade al fullereno y el nanotubo

Geim y Novoselov son de la antigua escuela rusa de experimentos

Lo que hacía especial ese momento es que Donald y Wolfgang, según los científicos allí reunidos, habrían sido justos merecedores del Nobel de Química, concedido por ese descubrimiento a Kroto, Curl y Smalley en 1996. Y allí estaban, sin rastro de amargura o despecho, celebrando el reconocimiento otorgado por la academia sueca a otros colegas que habían descubierto nuevas maravillas en el reino del carbono.

Se conocen dos formas cristalinas, tridimensionales, de carbono: diamante y grafito. A pesar de estar compuesto por átomos de la misma naturaleza química, sus propiedades físicas no pueden ser más diferentes. El grafito es de color negro y tan blando que se emplea como mina en los lápices. El diamante es transparente e imposible de rayar por ninguno de los materiales conocidos. A estas formas cristalinas tridimensionales se había unido en 1984 la estructura cerodimensional, el C60, idéntica a un balón de futbol, pero 100 millones de veces más pequeña. En 1991, Ijima había identificado la forma unidimensional del carbono, el nanotubo. Aislar la forma bidimensional, el grafeno y, sobre todo, explorar sus extraordinarias propiedades ha sido la contribución de Geim y Novoselov.

Geim es un físico ruso verdaderamente creativo. Dotado de un alma inquieta que le hace atropellarse al hablar y saltar de un tema de investigación a otro, es devoto de una escuela prácticamente olvidada en la física actual: la de los anticuados experimentos de cátedra en los que uno mismo, con sus manos y equipos más bien pedestres, realiza un experimento simple para ver lo que ocurre. Andre los realiza los viernes a última hora de la tarde cuando la mayor parte de sus colegas han partido rumbo al pub más cercano donde resguardarse del clima inexorable de Manchester.

Su joven colega Novoselov, también nacido y educado en Rusia, se incorporó con entusiasmo a los divertimentos vespertinos de los viernes. Su habilidad experimental y capacidad de trabajo dieron fruto al final del verano de 2004: uno de esos experimentos les permitió aislar grafeno, un cristal formado por un solo plano de átomos de carbono con simetría hexagonal, por un improbable método: exfoliar grafito pegándole repetidamente una cinta adhesiva y frotando con paciencia los copos de grafito adheridos a la cinta sobre una superficie para depositarlos en ella. Aquí apareció la suerte, ya que la superficie elegida fue un cristal de silicio oxidado que rondaba por el laboratorio y que presentaba por casualidad el espesor de óxido preciso para que el cristalito de grafeno fuese visible al microscopio óptico. Así identificaron trocitos por varios planos individuales de grafito desacoplados, que presentaban las propiedades cuánticas esperadas para un material bidimensional.

Geim y Novoselov, generosa e inteligentemente, se abrieron a las colaboraciones necesarias para demostrar que los electrones se mueven en grafeno más deprisa que en cualquier otro sólido, que es el material más flexible, más deformable, más duro y con mejor conductividad térmica. Además de mostrar sorprendentes propiedades cuánticas, con él ya se fabrican transistores que conmutan más deprisa que los existentes, contactos metálicos más transparentes para pantallas táctiles flexibles y toda una panoplia de diversas aplicaciones posibles. Esta suerte de fiebre del oro ha conducido a Geim y Novoselov al Nobel tan solo seis años después de su experimento.

Aquella noche en Creta, Wolfgang preguntó: "¿Cuál crees que será la nueva forma del carbono?", mientras Donald mascullaba: "Los fullerenos han producido más de 3.000 patentes, pero todavía no hay una sola aplicación real, ¿pasará lo mismo con el grafeno?". "Bueno, a Rutherford le dieron el Nobel por mostrar que la física atómica era interesante, no por construir una central nuclear", musité. Volvimos a brindar por Andre y Kostya.

Rodolfo Miranda es director de IMDEA Nanociencia y catedrático de Física de la Materia Condensada en la Universidad Autónoma de Madrid