Grafeno poroso, el material que permitirá potabilizar el agua del mar a un coste mucho más bajo

Un equipo gallego participa en el hito, que también abre la vía para crear máquinas de diálisis portátiles

R. ROMAR 

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Es un auténtico prodigio en una lámina de apenas un átomo de grosor. Es transparente, más duro que el diamante y 200 veces más resistente que el acero, pero fino como las alas de una mariposa, flexible como el papel, ligero como una tela de araña y, además, no se raya, es impermeable, transparente y tiene una conductividad eléctrica muy superior a la del cobre. Y queda lo más sorprendente: posee la capacidad de combinar al mismo tiempo todas estas propiedades. Es el grafeno, un material llamado a revolucionar la industria y nuestra vida cotidiana, con infinidad de aplicaciones. Solo que, a día de hoy, salvo su utilización en raquetas de tenis superresistentes y flexibles y en ciertas pantallas plegables, es más una promesa que una realidad. El futuro, sin embargo, está ahora un poco más cercano gracias a una investigación conjunta del Centro de Investigación en Química Biolóxica e Materiais Moleculares (CiQUS) de la Universidade de Santiago, delInstituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) y del Donostia International Physics Center, que han sintetizado por primera vez una membrana de grafeno con poros, cuyo tamaño, forma y densidad se pueden modificar con precisión atómica. El hallazgo, para el que se ha solicitado una patente europea, se ha publicado en la revista científica Science.

El grafeno nanoporoso abre la puerta para convertir en realidad algunas de las aplicaciones que se aventuran, como el desarrollo de filtros más duraderos, selectivos y energéticamente más eficientes; su uso en dispositivos electrónicos más eficientes y que permitan sustituir el silicio, o en sensores de todo tipo, incluidos los biomédicos. Podrá, por ejemplo, emplearse para diseñar plantas potabilizadores de agua del mar de mayor calidad y con un gasto eléctrico mucho menor; para medir la presencia de contaminantes; para separar gases o mismo para secuenciar ADNa partir de una mínima muestra genética, como una simple hebra. O podrían fabricarse pequeños equipos de diálisis que llevarían consigo los enfermos y que funcionasen como una especie de riñón artificial.

La solución a un gran reto

«Aportamos una aproximación química para solucionar uno de los retos que había en el campo. Pero es ciencia básica, ahora estamos buscando socios interesados en desarrollar esta tecnología», explica el investigador del CiQUS Diego Peña Gil, responsable del equipo gallego en el que también participó Manuel Vilas Varela. La presencia de poros en el grafeno puede modificar sus propiedades básicas, empezando por hacerlo permeable y útil como tamiz, un objetivo ampliamente perseguido por grupos de investigación y empresas de todo el mundo, hasta ahora sin éxito.

El equipo español cambió de estrategia. En vez de coger una lámina de grafeno, de tan solo un átomo de espesor, y hacerle agujeros con un láser, lo que propusieron fue una táctica de abajo hacia arriba: crear la estructura porosa a partir de moléculas más pequeñas que se iban ensamblando hasta obtener el diseño final.

Para que esta estrategia funcionase era necesario crear primero una molécula precursora muy específica, fabricada para responder ante determinados estímulos y que se utilizaría para obtener el puzle final. Este trabajo fue realizado por los especialistas en química sintética del equipo gallego. Luego, las piezas fueron ensambladas por el grupo catalán. Para ello, las moléculas fueron calentadas a altas temperaturas sobre una superficie de oro, que actuó de catalizador de las reacciones que permitieron formar nanotiras. Estas estructuras se enlazaron después para obtener una malla con nanoporos de tamaño y espacios uniformes. Las simulaciones computacionales de las propiedades se realizaron en el centro vasco.

El nuevo tipo de grafeno presenta unas propiedades eléctricas parecidas a las del silicio que, además, pueden usarse como un tamiz molecular muy selectivo. La combinación de las propiedades mecánicas y electrónicas es lo que permite utilizarlo como sensor.