El grafeno, una lámina de carbono con un grosor de un solo átomo, es uno de los materiales más interesantes para la producción de componentes electrónicos orgánicos. Un grupo de investigadores está realizando mejoras exhaustivas en sus métodos de producción para reducir de manera significativa los costes, aumentando al mismo tiempo el área superficial y la calidad.
Conductor térmico y de la electricidad, pero también transparente, el grafeno se aisló por primera vez del grafito en 2004. Seis años después, el trabajo recibió un premio Nobel de Física y las posibles aplicaciones del material siguen creciendo sin que se atisbe un límite.
La UE apoya el proyecto
GLADIATOR (Graphene layers: Production, characterization and integration) para facilitar la producción a escala industrial de láminas de grafeno de mayor superficie y calidad con un menor coste. Eso convertirá al grafeno en una alternativa importante al caro óxido de estaño e indio para electrodos transparentes, cuyo mercado se espera que supere los 11 millones de dólares en 2016.
La deposición química en fase de vapor (CVD) es quizá el mejor método para producir grafeno, pero la producción fiable de altos volúmenes de grafeno sin dopar de alta calidad sigue resultando problemática. La CVD desempeña un papel crucial. En el primer año, el equipo optimizó los catalizadores y aumentó la cobertura con catalizador del sustrato. Además, los investigadores demostraron la posibilidad de reutilizar cinco veces los caros catalizadores de cobre utilizados en el proceso de transferencia sin que se viera afectada la calidad del grafeno. La técnica ecológica para reducir al mínimo el uso de recursos naturales está ya patentada.
Los investigadores han logrado también grandes avances con el aumento de la conductividad del grafeno mediante un dopaje externo, así como progresos excelentes para mejorar el sustrato y las propiedades de barrera con vistas a evitar daños por agua y humedad en componentes electrónicos de gran superficie flexibles y transparentes como los diodos emisores de luz orgánicos.
Uno de los mayores desafíos que presenta la CVD es la separación del grafeno del sustrato tras su crecimiento, particularmente en superficies extensas. Los investigadores han conseguido acortar el tiempo de deslaminación promedio de las láminas de gran tamaño en un orden de magnitud, y están investigando la posibilidad de retirar porciones más pequeñas y reconectarlas en una especie de «patchwork» de grafeno.
Se está desarrollando una herramienta de monitorización del proceso de la CVD en línea capaz de evaluar las propiedades tanto ópticas como eléctricas, que se complementará con tecnología para determinar las propiedades eléctricas tras la transferencia desde el sustrato. El equipo ha llevado asimismo a cabo ensayos de toxicidad in vitro y está en proceso de completar ensayos in vivo con resultados prometedores.
Los dieciséis integrantes del consorcio GLADIATOR han alcanzado la masa crítica necesaria para desarrollar una tecnología que mejore la producción de grafeno. Del proyecto han surgido ya una patente y varios artículos en publicaciones prestigiosas. Su repercusión socioeconómica podría ser enorme.
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