“Nosotros hacemos física cuántica con piezas de lego”, explica Aitor Mugarza, investigador Icrea en el Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2). “El objetivo inicial, cuando empezamos este proyecto hace cuatro años, era obtener materiales cuánticos con propiedades interesantes a partir del grafeno. Después nos dimos cuenta de que el grafeno nanoporoso que obtuvimos era aún más interesante de lo que esperábamos”. Esta nueva variedad de grafeno, que presentaron en la revista Science en abril, ha sido seleccionada por la Sociedad Americana de Química como la Molécula del Año 2018.

¿Qué es exactamente el grafeno nanoporoso?

A.M. El grafeno es un material formado por átomos de carbono dispuestos en forma de hexágono. Tiene un solo átomo de grosor, pero es extremadamente resistente e impermeable. Nosotros hemos descubierto cómo obtenerlo con agujeros, o poros, de un nanómetro de longitud.

¿Qué propiedades esperaban obtener?

A.M. Queríamos avanzar hacia los usos prácticos del grafeno, porque es un material que ha generado grandes expectativas, pero que aún no tiene aplicaciones a escala industrial. Buscábamos una manera de manipular su estructura con precisión atómica y al mismo tiempo a gran escala, en cantidades de millones de átomos. Y de manera que se pudiera controlar el transporte de electrones. Al crear los nanoporos, esperábamos convertirlo en un material semiconductor, de manera que se pudiera incorporar a dispositivos electrónicos para conseguir, por ejemplo, transistores más eficientes.

¿Y qué propiedades obtuvieron al final?

A.M. Bueno, las propiedades electrónicas para convertirlo en semiconductor las obtuvimos. Pero nos dimos cuenta de que, al tener poros de un nanómetro de longitud, además se podría utilizar como filtro.

¿Para filtrar qué?

C.M. Cualquier tipo de líquido o gas en que haya que eliminar algo que mida poco más de un nanómetro. Por ejemplo, los iones de sal solvatados en agua miden 1,2 nanómetros. Por lo tanto, se podría desalinizar agua con una membrana de grafeno nanoporoso y conseguir agua potable a partir del agua de mar. O bien se podría utilizar el grafeno en plantas potabilizadoras, ya que muchos de los contaminantes miden unos pocos nanómetros.

¿No son adecuados los métodos de potabilización actuales?

A.M. Sí que son adecuados, pero se basan en membranas de miles de átomos de grosor. La de grafeno tendría un solo átomo, por lo que no haría falta tanta energía para hacer pasar el agua a través. Sería mucho más eficiente.

C.M. Por otro lado, con una membrana de grafeno se podría tratar agua contaminada radiactivamente. O incluso se podría secuenciar ADN más rápido que ahora.

¿Secuenciar ADN?

C.M. Sí, porque la separación entre cada base de ADN es de 0,4 nanómetros. Podríamos hacer pasar las bases a través de los poros del grafeno y leerlas una a una.

¿Cómo logran hacer poros tan pequeños de manera tan precisa?

C.M. Calentamos precursores sobre un molde de oro para unir las piezas. Tiene mucho de cocina. A doscientos grados, que es la temperatura de un horno casero, se unen y forman tiras. Cuando subimos la temperatura a 450 grados, las tiras se juntan. Es como gratinarlas.

¿Qué perspectivas tienen de que el grafeno nanoporoso se llegue a utilizar a escala industrial?

A.M. Nos han contactado una empresa de Estados Unidos y grupos de las universidad de Manchester y de Singapur que están interesados. También hemos tenido apoyo económico del Barcelona Institute of Science and Technology para desarrollar la tecnología.

C.M. Estamos patentando el material y el método de fabricación, que para nosotros está siendo la parte más difícil de la investigación, porque es algo en lo que no tenemos experiencia.

¿Se han planteado crear una spin-off?

A.M. Es una posibilidad que está sobre la mesa. Por un lado, querríamos llevar el material a todas las aplicaciones posibles. Por otro, requiere mucho tiempo y nos distraería de la investigación.

C.M. Es un problema que no nos afecta sólo a nosotros, sino al conjunto del sistema científico español. Aquí la transferencia de tecnología está muy poco desarrollada.

Aitor Mugarza, Oñati (Gipuzkoa), 1974
Licenciado y doctorado en física por la Universidad del País Vasco. Se formó como investigador postdoctoral en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley de EE.UU. en California (2003-2006) antes de incorporarse al Institut de Ciència de Materials de Barcelona (ICMAB). Se trasladó al Institut Català de Nanotecnologia (ICN, posteriormente ICN2) como investigador Ramón y Cajal en el 2007. Es profesor de investigación Icrea desde el 2015. Estudia las propiedades cuánticas de la materia a escala nanométrica.

César Moreno, Zaldívar (Bizkaia), 1981
Licenciado en física fundamental por la Universidad de Cantabria, amplió su formación en el consejo de la energía atómica en Grenoble (Francia). Doctorado por la Universidad Autònoma (UAB). Fue investigador posdoctoral en el Centro de Investigación en Nanoingeniería de la UPC y en el Instituto Nacional de Materiales (NIMS) de Japón, donde obtuvo una plaza permanente. Después de casi tres años en Japón, se incorporó al Institut Català de Nanociència y Nanotecnologia (ICN2).

Vía: www.lavanguardia.com/ciencia