Armaduras de óxido de grafeno


Por: Ariel Palazzesi @ lunes, 21 de julio de 2008

Un grupo de científicos se encuentra trabajando desde hace varios meses en un material basado en el óxido de grafeno. Las láminas de este nanomaterial son flexibles como una hoja de papel, pero tan resistente como un diamante. Podrá emplearse en la industria automotriz, en la construcción y en la construcción de armaduras personales.


Cada celda mide 15 micrómetros.

La nanotecnología, tal como se viene prometiendo durante los últimos años, acabará cambiándonos la vida. Y cada vez que nos enteramos de la existencia de algún nuevo súper material basado en esta tecnología, dicha promesa parece estar más cerca de cumplirse.

El óxido de grafeno es un material cuya base es el mismo material (carbono) que compone la parte interior de los lápices. Pero su estructura, obtenida mediante la oxidación del grafito, consiste en delgadísimas láminas superpuestas, cada una del espesor de un átomo, cuyas moléculas se encuentran ordenadas en forma de hexágonos, tal como ocurre en los panales de las abejas. Por supuesto, existe una abismal diferencia de tamaño: las celdas de éste material miden solo 15 micrómetros.

Los científicos observaron que, en el óxido de grafeno, la superposición de estas delgadas láminas permite distribuir el peso que soportan a través de toda su estructura. Esta característica le confiere una dureza mayor a la de otra famosa estructura basada en el carbono: el diamante.

Podría reemplazar al Kevlar.

Pero el nuevo material tiene otra enorme ventaja, originada en la forma en que se entrelazan las distintas capas. El óxido de grafeno es sumamente flexible.

Todas estas características lo hacen ideal para la construcción de elementos de protección del cuerpo humano frente a ataques externos. De la misma manera que el Kevlar (poliparafenileno tereftalamida), una poliamida sintetizada en 1965 por la química Stephanie Kwolek, revolucionó la industria de los “chalecos antibalas”, el óxido de grafeno podría abrir la puerta las armaduras personales.

Para darnos una idea de la protección que proporciona este material, basta con mencionar que posee una resistencia a la rotura de 55 Newtons por metro. Esto significa que una hoja con el espesor típico de una bolsa de plástico podría soportar el peso de un automóvil (2000 Kg.) antes de romperse.

El diamante, otra forma del carbono.

Al igual que el diamante, este material es transparente. También se distingue por su poco peso, y puede ser corrugado o estirado, para obtener superficies de diferentes formas. Todo esto lo hace ideal como reemplazo de los pesados y rígidos sistemas de protección personal que emplean muchas fuerzas de seguridad y ejércitos de todo el mundo.

Además, si se combina con otros materiales tradicionales, como el plástico, la cerámica o metales, se pueden crear materiales compuestos con una resistencia muy superior a las actuales láminas metálicas.

El óxido de grafeno fue presentado hace solo dos años por Andre Geim, un profesor de Física de la Universidad de Manchester en Inglaterra. Aunque algunas propiedades del grafeno todavía no son bien conocidas, se ha comprobado que también es un excelente transmisor de electrones, por lo que podrían encontrarse usos en la industria eléctrica y electrónica.

Fotosíntesis artificial con nanotubos de carbono


Por: Ariel Palazzesi @ sábado, 19 de julio de 2008

Los vegetales acaban de perder su condición de ser los únicos capaces de llevar a cabo el proceso fundamental para la vida conocido como fotosíntesis. Un grupo de científicos chinos están trabajando en un proyecto que, mediante la utilización de los ubicuos nanotubos de carbono, imitan este proceso propio de las plantas.


Las plantas, reinas de la fotosíntesis.

La fotosíntesis es la base de la vida en nuestro planeta. Se trata de un proceso que permite a las plantas, algas y (algunas) bacterias, mediante la energía obtenida de la luz para, transformar materia inorgánica en materia orgánica. En su mayoría, las plantas toman el CO2 atmosférico, y mediante la fotosíntesis, llevan a cabo reacciones químicas de la que obtienen nutrientes y elementos indispensables para su crecimiento, a la vez que liberan oxigeno a la atmósfera.

De hecho, el contenido de oxígeno de la atmósfera actual se debe a la actividad de los organismos capaces de efectuar el proceso de fotosíntesis. Sin embargo, este proceso podría dejar de ser una exclusividad propia de algunos seres vivos. Científicos pertenecientes a la Hebei Normal University of Science and Technology, de China, se encuentran desarrollando un proyecto que podría revolucionar la ecología.

Dimensiones de un nanotubo.

Los científicos en cuestión están analizando y ensayando el uso de un método que emplea los cada vez más comunes nanotubos de carbono para producir fotosíntesis artificial. No es un proyecto banal: nuestros problemas de calentamiento global debidos al aumento del dióxido de carbono en el aire podrían desaparecer si somos capaces de poner en marcha a gran escala y en forma segura un proyecto como éste.

Por el momento, el grupo de científicos está en pleno trabajo, dando forma al nuevo proceso. Lo que ha descubierto Xian-Fu Zhang, jefe del proyecto, y su equipo, es que los nanotubos de carbono pueden “atrapar” fotones de una forma similar a la que se produce en los vegetales fotosintéticos. Una serie de reacciones, demasiado complejas para reproducir aquí, permite utilizar esta energía proveniente de la luz para convertir el CO2 en carbohidratos.

Motor a hidrógeno de BMW.
Además de los carbohidratos, el proceso produce hidrógeno y oxigeno. Este hidrógeno podría finalmente volver populares a los coches que utilizan este tipo de motor ecológico, sin necesidad de recurrir a la electricidad (a menudo obtenida mediante la quema de combustibles fósiles) para su producción. De hecho, las cantidades de gas generadas bastarían para crear la llamada “economía de hidrógeno”, una tendencia que reemplazaría definitivamente los combustibles fósiles utilizados los coches y demás motores de combustión.

Científicos de otras universidades, como James Barber, de Londres, han confirmado que lo expuesto por Xian-Fu Zhang y sus colegas es correcto, y que la técnica podría utilizarse dentro de pocos años.