Nanotecnología con carbono (Introducción)

El carbono es la base bioquímica de la vida, sin él no existiría tal y como la conocemos, y es de los elementos más abundantes del universo. Los avances científicos están demostrando que variando sus diferentes formas de combinarse a nivel atómico, puede suponer un cambio radical de nuestro futuro tecnológico en multitud de áreas. Es la razón de la vida, y ahora además nos la puede cambiar. Una de las áreas que más interés está suscitando en la investigación nanotecnológica, es la de los alótropos del carbono, es decir, los distintos materiales que se crean a partir de las distintas configuraciones moleculares que este elemento puede adoptar. Conocidas desde siempre además del carbono amorfo, están el grafito y el diamante. Pero las más prometedoras son las más recientemente descubiertas fruto de los avances en nanotecnología, y son los fullerenos, los nanotubos de carbono, el grafeno y el carbino. 
 
Todos los países avanzados están invirtiendo en su investigación, y en esta ocasión destaca la Unión Europea que ya ha dedicado varios miles de millones de euros a programas de I+D. Por un lado porque se trata de un área muy prometedora para multitud de sectores, en especial el de la electrónica, y por otro, porque tenemos actualmente una peligrosa dependencia de elementos y compuestos escasos y caros que se encuentran principalmente en países asiáticos y africanos, con lo que es de vital importancia para nuestro futuro desarrollar tecnologías basadas en este elemento que es abundante y fácil de obtener. El carbono es un átomo compuesto en su núcleo por 6 protones y 6 neutrones (carbono 12), y que tiene a su vez 6 electrones en su orbital. Existe un isótopo, el carbono 14, famoso porque al ser radiactivo sus trazas nos indican la antigüedad de restos arqueológicos orgánicos, pero por esta inestabilidad no se puede utilizar para desarrollar nuevos compuestos.
 
Mucha gente desconoce que el grafito y el diamante están compuestos por, y solo por, átomos de carbono. La única diferencia es la forma en que se unen los átomos entre sí. El grafito es el material del que se componen las minas de los lapiceros, negro y especialmente indicado para ser depositado sobre el papel porque las finas láminas moleculares de las que se compone se desescaman con facilidad. Al otro extremo se encuentra el diamante, transparente y uno de los compuestos de mayor dureza conocidos en el mundo. Esto nos puede servir para hacernos una idea de lo versátil que el carbono puede llegar a ser. Es curioso que dependiendo de su configuración molecular y pese a tratarse del mismo elemento, pueda llegar a ser la sustancia más negra conocida por absorber todo el espectro de luz visible, o ser completamente transparente por no absorber absolutamente nada de luz. Incluso en algunas configuraciones como el grafeno, puede cambiar de un estado a otro estado dependiendo de la corriente eléctrica que se le aplique, lo cual se está utilizando ya para crear por ejemplo pantallas flexibles y ultrafinas. También puede ser una sustancia muy blanda, o convertirse en la más dura conocida como el carbino. O la más resistente que se conoce como los nanotubos, superando muchas veces la resistencia del acero, y con un peso mucho menor.
 

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