Tiene México el Laboratorio Nacional de Materiales Grafénicos
Por Ana Luisa Guerrero
México, DF. 19 de agosto de 2015 (Agencia Informativa Conacyt).- Conocido como el material del futuro, el grafeno es estudiado por científicos de todo el mundo para desarrollar múltiples aplicaciones. En México las investigaciones se realizan —entre otras instituciones— en el Laboratorio Nacional de Materiales Grafénicos (LNMG), ubicado en el Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) en Saltillo, Coahuila.
Implementado con financiamiento del Programa de Laboratorios Nacionales del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (Conacyt) hace apenas un año, este recinto es la punta de lanza en el desarrollo de técnicas para la elaboración de diferentes materiales de grafeno y el descubrimiento de aplicaciones en la electrónica, la aeronáutica, las industrias automotriz y espacial, entre otras.
El responsable del proyecto, Salvador Fernández Tavizón, explica a la Agencia Informativa Conacyt que el recinto conjunta los esfuerzos que se hacen en nuestro país alrededor del grafeno, ya que cuenta con investigadores, académicos y personal técnico calificado a nivel nacional e internacional, además de infraestructura y equipo especializado.
El grafeno es un material nuevo, fue descubierto apenas en el año 2004 en la Universidad de Mánchester, Reino Unido; siendo objeto de estudio mundial por sus propiedades, entre ellas ser más resistente que el acero, mejor conductor que el cobre y a la vez muy flexible.
Debido a que el CIQA —que pertenece al Sistema de Centros Públicos de Investigación del Conacyt— contaba con una veintena de investigadores trabajando con materiales de grafeno, se identificó la necesidad de tener un laboratorio especializado que los unificara, por lo que se recurrió a la convocatoria en 2014.
“Se tenía la suficiente masa crítica para intentar hacer un laboratorio nacional en el que se incorporaran estos trabajos y de otros investigadores en México planteando el uso de los materiales derivados del grafito”, refiere.
Así surgió la propuesta para su instalación, y a la fecha el LNMG ya elabora materiales para propósitos definidos, pues cada uno de los posibles usos requiere un tipo de grafeno en particular.
Además de producir estos materiales, los proporciona a investigadores que se especializan en grafeno, sobre todo aquellos con los que se tienen lazos de colaboración como el Centro de Investigación en Materiales Avanzados (Cimav), el Centro de Investigación Científica de Yucatán (CICY), la Universidad Autónoma de San Luis Potosí (UASLP) y el Instituto Tecnológico de Querétaro (ITQ).
En entrevista, el doctor Fernández detalla que en este laboratorio también se trazan líneas de investigación que orientan los materiales finales a diversas aplicaciones.
“Hoy por hoy se busca que en las aplicaciones los grafenos sirvan para mejorar las propiedades mecánicas de matrices poliméricas, para hacer materiales compuestos con polímeros que sean conductores de electricidad, que conduzcan el calor, que sean materiales escudo de radiación electromagnética y que puedan disipar cargas estáticas; pero también utilizando láminas de grafeno como plataformas para hacer celdas solares, diodos emisores de luz, pantallas de cristal líquido y pantallas táctiles; algunas también para el almacenamiento de materiales bioactivos”, expresa.
En ese sentido, también se enfocan en la fabricación de materiales compuestos para elaborar dispositivos de almacenamiento de energía como baterías y capacitadores, así como en la manufactura de sensores químicos y biológicos.
Y es que, dadas sus características, es útil en las áreas de energía, agua, alimentos, medio ambiente, salud y electrónica, entre otras más que se analizan debido al furor por este material derivado del grafito.
Gran descubrimiento
Al analizar el residuo de trabajo de otros investigadores, Andre Geim y Konstantin Novoselov tomaron con una cinta adhesiva las muestras de grafito que desechaban y descubrieron el grafeno, una lámina de átomos de carbono que se caracteriza por tener solo uno de espesor; en su estructura, los átomos se enlazan en una red hexagonal, similar a un panal de abeja. El grafeno puede enrollarse para formar nanotubos, doblarse para lograr fullerenos o empaquetarse para conseguir grafito. Este descubrimiento, que revolucionó el mundo de la microelectrónica, los hizo merecedores del Premio Nobel de Física en 2010.
Las pesquisas desarrolladas en otros países plantean que, debido a su conductividad eléctrica y térmica sin precedentes, este nanomaterial tiende a sustituir el silicio en computadoras y pantallas táctiles, permitiendo un procesamiento más rápido, así como mayor almacenamiento de energía en teléfonos celulares y mayor sensibilidad en cámaras fotográficas.
Aprendizaje en escala
El trabajo que se hace en el LNMG se centra en aplicaciones de mejor profundidad tecnológica con el propósito de tener una curva de aprendizaje que sirva de base para desarrollar aplicaciones más demandantes técnicamente y de mayor densidad económica.
De acuerdo con Fernández Tavizón “se busca que estos materiales puedan convertirse en dispositivos que sean evaluados bajo condiciones reales, como el caso de circuitos conductores eléctricos flexibles”.
El investigador del CIQA celebra que México no se quede atrás en esta área de estudio, aunque apenas esté organizándose alrededor del tema, en comparación al camino trazado en Europa, Estados Unidos y Asia.
“En México el argumento fue que no nos podemos quedar fuera, debemos empezar con los recursos que tenemos: los humanos. Estamos organizándonos y buscando aplicaciones, porque aún hay espacios en los que podemos competir en este campo nuevo, pues tiene escasos 11 años”, indica.
Por lo pronto, considera como una buena señal tener suficientes recursos físicos, como el laboratorio nacional, y capital humano competitivo para desarrollar los materiales y las tecnologías que se busca realizar.
Investigación constante
El Laboratorio Nacional de Materiales Grafénicos ejecuta diversas líneas de investigación en aras de generar tecnologías y productos de propiedad intelectual que puedan ser transferidos a empresas.
El doctor Fernández Tavizón explica que actualmente se trabaja en diversos rubros; por ejemplo, los investigadores del CICY que participan del laboratorio desarrollan materiales compuestos con fibras de carbón y grafeno; los del ITQ, materiales compuestos con nanotubos de carbono para tener compuestos con mayor desempeño mecánico, eléctrico y técnico; aquellos que pertenecen a la UASLP trabajan en la funcionalización de nanotubos de carbono; y los del Cimav analizan algunos procedimientos de manufactura a partir de grafito.
“Este primer paso en la investigación en forma colaborativa, queremos que nos lleve a resultados en menos tiempo y a menor costo. Es un primer paso con esa intención, espero que seamos lo suficientemente sabios para que esta intención válida cristalice en breve”, indica.
No obstante, hasta ahora hay avances importantes, ejemplo de ello son las nueve patentes que están en proceso de protección intelectual ante el Instituto Mexicano de la Propiedad Industrial (IMPI), que sentarán las bases para transferir esas tecnologías a empresas nacionales e internacionales. Además, los investigadores reunidos en el LNMG cuentan con una vasta cantidad de artículos científicos publicados.
Al consolidarse, señala el investigador, el laboratorio debe concretar capacidades de evaluación de la eficiencia y efectividad de los materiales y dispositivos desarrollados, así como realizar evaluaciones técnico financieras de los productos obtenidos y mantener una constante vigilancia tecnológica y de oportunidades de negocios.
Múltiples aplicaciones
Fernández Tavizón detalla que el grafeno modificado con algunas partículas nanométricas, metálicas o de óxidos de metales puede servir para descontaminar aguas residuales, incluso hay tecnología comercial que usa diferentes materiales de óxido de grafeno para desalinizar agua de mar con poca demanda de energía.
En la aplicación como material de escudo electromagnético, indicó que es posible que se hayan desarrollado aviones de Estados Unidos que no pueden ser detectados por los radares debido a que su estructura externa esté hecha con nanotubos de carbono, que son materiales de grafeno.
“Podríamos pensar que estos materiales también se podrían utilizar en la elaboración de las carcasas de teléfonos celulares para evitar la radiación electromagnética y la posible afectación del usuario”, añade.
Asimismo, indica, estos nuevos materiales están siendo usados para elaborar pinturas anticorrosivas para tratamiento de metales como el hierro, el cual presenta oxidación. En el rubro de la salud se pueden utilizar para detectar algunas enfermedades debido a que se han hecho trabajos serios y con resultados positivos en la localización de ciertos cánceres.
En ese sentido, concluye el investigador titular del CIQA, no es de sorprender el interés que hay en el grafeno para modificarlo, injertarlo, variar su estructura dimensional o introducir agentes funcionales, con el propósito de mejorar su desempeño o facilitar su manipulación, dado que se trata de un material que mejorará las tecnologías actuales.
Glosario• Nanotubos: Materiales formados únicamente por carbono, donde la unidad básica es un plano de grafito enrollado en forma de tubo, cuyo diámetro es del orden de algunos nanómetros.• Fullerenos: Macromoléculas tridimensionales con estructuras cerradas formadas exclusivamente de átomos de carbono.• Nanómetro: Unidad de longitud que equivale a una mil millonésima parte de un metro. Comúnmente se utiliza para medir la longitud de onda de las radiaciones ultravioleta e infrarroja y la luz.Fuente: El carbón en la vida cotidiana: de la pintura rupestre al ascensor espacial, J. Ángel Menéndez Díaz. |
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