Grafeno, la revolución que nunca llega: "Hay mucho dinero que no se ha invertido bien"

Desde que en 2010 André Geim y Konstantin Novoselov, de la Universidad de Manchester, se alzaran con el Nobel de Física por el descubrimiento del grafeno, las promesas sobre el nuevo supermaterial —consistente en una capa bidimensional de átomos de carbono puro— se han amontonado sobre la mesa, pero de momento no han salido de ahí.

El año pasado, cuando un equipo de la Northwestern University descubrió una posible aplicación del grafeno como tinte para cabellos negros, parecía que todo iba a romper en una chufla indefinida sobre el material del futuro, pero entonces el valenciano Pablo Jarillo-Herrero y el grupo que lidera en el Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) publicaron en 'Nature' un hallazgo sobresaliente: el grafeno era capaz de pasar de ser un aislante a un superconductor con solo una rotación de 1,1º, lo que denominaron como "el ángulo mágico".

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Este descubrimiento, que devolvía al grafeno a la primera línea del interés tecnológico, fue considerado por la propia 'Nature' como uno de los diez estudios más importantes del año, al igual que para 'Physics World', que situó a Jarillo-Herrero en lo alto de su podio. El físico español ya ocupó titulares en 2012, cuando Barack Obama le premió con una beca para investigar el prodigioso material. Estos días ha pasado por España para participar en la Escuela Internacional de Física Nicolás Cabrera, organizada por la Universidad Autónoma de Madrid con apoyo de la Fundación BBVA.

Pregunta: Hay mucha gente decepcionada con el grafeno, ¿pero por qué se esperaba más de él que de otras tecnologías premiadas con el Nobel como los motores moleculares o la criomicroscopía?

Respuesta: Creo que se crearon expectativas muy poco realistas. Los científicos y los ingenieros contribuyeron también a plantearlas. La gente tiene que pensar que lo más común es que cuando se descubre un nuevo material, un nuevo proceso o una nueva propiedad física, es muy normal que pasen 30 o 40 años hasta que eso se aplica de manera comercial. Eso ocurrió con los transistores de silicio. Los primeros ni siquiera eran de silicio, eran de germanio y se fabricaron en los años 40. Hasta los años 70 u 80 no hubo tecnología comercial y era ínfima comparada con la que hay ahora, ahora sí, 70 años más tarde todo está lleno de transistores.

Es muy normal que pasen 30 o 40 años hasta que algo se aplica de manera comercial, ocurrió con los transistores de silicio

El grafeno hace 15 años que se aisló y me parece pronto todavía para que haya dispositivos comerciales a gran escala. Qué pasa? Que cuando la gente decía 'la revolución va a llegar en cinco años' y pasan diez y la revolución no llega, pues el público se impacienta. No es normal que esto fuera a pasar en cinco años. Yo hablo a menudo con compañías y para que una tecnología esté funcionando de manera comercial en ese tiempo, es que cinco años antes ya tienes prototipos funcionando perfectamente.

P: Por otro lado, nadie definió nunca en qué consistía esa revolución del grafeno, si desconocemos cuál es la meta, tampoco sabremos cuándo hemos llegado.

R: Creo que lo que ocurrió un poco es que el grafeno es un material muy distinto a todo lo que teníamos antes. Tiene propiedades muy únicas y muy extraordinarias, entonces hubo gente que se confundió un poco. Una cosa es tener un material extraordinario y otra muy distinta que vaya a haber una revolución basada en estas propiedades. Lo que pasa un poco con el grafeno es que al ser tan distinto que incluso hoy día estamos preguntándonos para qué lo podemos utilizar, porque no puedo utilizarlo simplemente como sustituto de lo que teníamos antes dado que sus propiedades son muy distintas. En muchos aspectos son mejores pero no basta con intercambiarlas, tienes que crear una nueva tecnología que pueda hacer uso de esas propiedades únicas, y eso es algo que lleva muchísimo tiempo.

Toda la industria electrónica, de nanocompuestos mecánicos, tiene muchísima inercia en los procesos industriales. Hoy en día, cuando Intel hace una nueva fábrica para hacer transistores le cuesta entre 10.000 y 20.000 millones de euros. Si hace una fábrica la tiene que amortizar durante 15 ó 20 años, con lo cual da igual lo que haga el grafeno. Si tú les dices 'este dispositivo de grafeno hace lo que tú quieres pero diez veces mejor' y ellos te dirán 'pues en 10 años, cuando haya amortizado esta fábrica me pongo a mirarlo', lo que significa que aún pasarán otros 15 años hasta que realmente lo utilice.

P: ¿A día de hoy las multinacionales tecnológicas siguen apostando 100% al silicio?

Ahora mismo la industria de semiconductores se ha dado cuenta de que va a ser muy difícil continuar igual. Tienen una hoja de ruta a seguir durante cinco, puede que diez años. Pero luego ya no saben qué van a hacer. Hay muchas empresas que están investigando con nuevos materiales bidimensionales, con grafeno, con nanotubos de carbono, con materiales más modernos, de nanociencia, para ver si les ofrecen una manera de seguir adelante, porque no está claro como van a continuar. Pero están investigando. Cuando una empresa pone dinero y se pone a investigar ya ha habido un proceso de diez o quince años de investigación básica. Aún así, lleva tiempo hasta que realmente pueden solventar todos los problemas de incorporación.

P: La UE lanzó en su momento el programa Graphene Flagship, dotado con 1.000 millones de euros. Quiero decir, que también las autoridades contribuyeron al 'hype', daba la impresión que comenzaba una especie de carrera espacial sobre este material.

R: Sí, fue sobre 2013. La idea era que se pasara de investigación básica a aplicada y que se desarrollara en Europa una industria de alta tecnología basada en materiales bidimensionales, ya que en otros campos de la tecnología Europa estaba muy atrasada con respecto a EEUU, Japón, incluso China. Entonces dijeron 'como esto lo han descubierto dos europeos a ver si creamos ese tejido de alta tecnología en Europa' y yo creo que ahí ha habido dinero que se ha invertido bien y otro que no se ha invertido tan bien. Quizá fue un poco pronto esa apuesta tan amplia con un enfoque industrial, todavía quedaba y queda mucha investigación básica por hacer.

A Intel una nueva fábrica de transistores le cuesta entre 20.000 millones y la tiene que amortizar, por tanto da igual lo que haga el grafeno

Me invitan a menudo a conferencias del Flagship y veo que hay trabajo que se está haciendo bien y otro que no se ha invertido de la manera más adecuada. Deberían haber puesto más detalle a la investigación básica porque todavía queda mucho por entender.

P: Por el 'paper' que sacaron el año pasado, centrado en sus propiedades superconductoras, intuyo que están ustedes todavía tratando de entender el material.

R: Yo soy físico y mi grupo investiga en física fundamental. Lo que nos motiva es pura y dura curiosidad científica. Queremos descubrir nuevas propiedades del grafeno y el año pasado tuvimos bastante suerte de hacer ese descubrimiento basado en esa propiedad superconductora que era totalmente inesperada. Ahora seguimos trabajando en ello porque no se entiende. Hemos hecho el descubrimiento pero no sabemos cómo funciona. Si algún día llegamos a entenderlo bien espero que mis compañeros ingenieros sepan hacer algo útil con ello.

R: ¿Pero los ingenieros del MIT están haciendo algo ya con el grafeno?

Hay muchos grupos de investigación en ingeniería que están haciendo muchas cosas, por ejemplo, en el MIT se logró hacer crecer rollos de grafeno de manera continua, de kilómetros de longitud, como si fuera un rollo de cinta. Tengo una colega también que fue la primera en lograr un crecimiento químico del grafeno. Los que lo descubrieron, y hasta hoy día, lo que hacíamos era exfoliar trozos de grafito y extraer una sola capa. Ahora se puede hacer crecer de manera química en un proceso industrial.

P: Aparte de usted, España tiene una buena cantera de investigadores en grafeno, ¿por qué?

R: Tenemos también una empresa en el País Vasco, Graphenea, que es uno de los mayores productores de grafeno. Hay bastantes españoles en España o fuera investigando en el tema del grafeno, pero también de muchas otras nacionalidades. Si me pongo a pensar, hay mucha gente en Estados Unidos o Reino Unido, pero si nos comparas con Portugal, Francia o Italia probablemente tenemos muchos más.

P: El premio de Obama en 2012 llevó a que le apodaran 'el chico del millón de dólares' pero en el fondo ese dinero en un laboratorio del MIT con diez personas apenas dura un par de años, ¿qué dio de sí aquello?

R: Bueno, no fue exactamente un millón sino 750.000 dólares pero ya sabe, los periódicos a veces se hacen un poco un lio. Fue un premio del Departamento de Energía que luego me seleccionaron para la categoría de premio presidencial. Lo más emocionante fue ir a la Casa Blanca y estar con Obama, pero la cuantía en sí es como la de otros proyectos de investigación que he tenido. Me vino muy bien para desarrollar los proyectos y para tener un grupo de investigadores que tengo trabajando conmigo allí en el MIT, pero no fue muy distinto a otras cosas que he hecho después. He tenido proyectos de investigación de mucha mayor cuantía, con lo cual es un poco más de lo mismo.

P: ¿En qué está trabajando ahora?

R: Después de este descubrimiento que hicimos el año pasado, el de la superconductividad cuando pones dos capas de grafeno rozadas una con respecto a la otra en un ángulo que se llama el ángulo mágico, ese comportamiento que fue una sorpresa no se entiende, ni nosotros ni nadie lo entiende, así que estamos intentando entenderlo haciendo más experimentos.

En estos últimos dos o tres años hemos hecho una serie de descubrimientos que han empezado otros campos. Por ejemplo en 2017 publicamos un artículo que ha tenido bastante impacto con el descubrimiento de los primeros imanes magnéticos bidimensionales, que no se sabía que existían. Tienen propiedades muy distintas a los imanes tridimensionales y es un nuevo campo en el que nos acaban de dar un nuevo proyecto de 1,5 millones de dólares para profundizar, entenderlo, qué propiedades tiene o qué comportamientos nuevos podemos investigar. Y quién sabe, a lo mejor el conocimiento que generemos da lugar a aplicaciones tecnológicas o se queda siendo conocimiento, que a nosotros nos gusta.

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A los astrofísicos que descubren nuevas galaxias, o a los que hacen física de partículas, casi nunca les preguntan '¿y esto para qué sirve?' Genera conocimiento sobre cómo funciona el universo, pero no es que lo utilices inmediatamente. Mientras que a los que hacemos nanotecnología siempre nos están diciendo 'muy bonito esto, pero para qué sirve'. A veces solo es conocimiento.