Xataka – Probando la primera bombilla en 1879, Edison se topó con un material que se descubriría 125 años después: el prodigioso grafeno
Edison ha sido uno de los inventores más prolíficos de la historia. De hecho, mientras buscaba la forma de hacer la bombilla llevó a cabo un experimento sobre ciencia de materiales exhaustivo: probó más de 6.000 materiales orgánicos antes de decantarse por el por el filamento de bambú carbonizado. Ojito a la vieja patente nº 223.898 porque tiene todos los ingredientes necesarios de la receta.
Tremendo spoiler de Edison. Había montado, sin saberlo, un reactor nanotecnológico primigenio para obtener grafeno. Ese mismo grafeno sobre el que Philip Russel Wallace teorizaría 20 años después de la muerte del inventor y 125 años antes de que Konstantin Novoselov y Andre Geim ganaran el Premio Nobel de Física de 2010 por aislarlo con el método de la cinta adhesiva. O eso ha descubierto un estudio reciente de la Universidad Rice.
El prodigioso grafeno. El grafeno es un alótropo del carbono que tiene estructura bidimensional de átomos tejidos en una red hexagonal. Más allá de esta curiosidad, el grafeno es un material asombroso: es 200 veces más resistente que el acero pero mucho más ligero (el aerografeno, incluso más que el aire). Conduce la electricidad y el calor mejor que cualquier metal conocido.
Si además tenemos en cuenta que es casi transparente y muy flexible, tenemos un material prodigioso para la tecnología. Sin ir más lejos, para los semiconductores. También podría servir para mejorar carreteras o para tejidos robóticos sensibles. Y tiene truco: cuando sus capas están algo desordenadas y no pegadas como un bloque resultan mucho más fáciles de separar. Es lo que Edison logró sin querer.
La receta de Edison. El grafeno turbostrático se puede producir aplicando un voltaje a un material con base de carbono hasta alcanzar una temperatura de 2.000 a 3.000 °C, lo que se conoce como calentamiento Joule instantáneo. Pero lo que Edison tenía a su alcance era encender una de sus bombillas recién patentadas. A diferencia de las actuales, las suyas tenían filamentos con base de carbono, más concretamente de bambú. Al apretar el interruptor, el filamento se calentaba y se producía… luz y quizás grafeno.
Cuenta Lucas Eddy, el autor principal del paper, que estaba buscando formas de producir grafeno en masa con materiales accesibles y asequibles y probó de todo, desde soldadores por arco a árboles a los que les hubiera alcanzado un rayo. Entonces se acordó de la bombilla. La patente de Edison era un magnífico esquema para reproducir el experimento. Eso sí, le costó lo suyo encontrar bombillas estilo Edison con filamentos de carbono y no de tugsteno. Luego solo tuvo que aplicar corriente a 110 voltios y encender el interruptor 20 segundos. Si te pasas, puede formarse grafito en lugar de grafeno.
Por qué es importante. Para empezar, porque hasta ahora pensábamos que para obtener este material prodigioso había que recurrir a tecnología del siglo XXI, pero no: ha había condiciones para hacerlo en el siglo XIX. Por otro lado, valida el calentamiento Joule como una forma eficiente y escalable para generar grafeno de alta calidad a partir de fuentes de carbono baratas. Y por qué no, porque abre las puertas a revisar otros experimentos científicos de la historia: ¿quién sabe si no se habrán sintetizado otros nanomateriales por azar?
Bajo el microscopio. Con la lente de un microscopio óptico, el equipo de investigación pudo constatar que el filamento de carbono había pasado de gris oscuro a un plateado con lustre. Un cambio visual que vaticinaba las sospechas que termino de certificar con la espectroscopía Raman, que emplea láseres para identificar sustancias a través de sus átomos con alta precisión: era grafeno turbostrático.
Mientras Edison experimentaba para crear una bombilla para el uso diario pudo producir el material maravilloso del futuro (del futuro de hoy). Obviamente no hay forma de saber con certeza qué paso en sus laboratorios de Menlo Park porque aunque la bombilla original estuviera disponible para su análisis, cualquier grafeno producido probablemente habría pasado a grafito a las pocas horas.
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Portada | Imagen de Thomas Edison, ca. 1918–1919. Fuente: National Archives and Records Administration (NARA), Estados Unidos y HY ART
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Probando la primera bombilla en 1879, Edison se topó con un material que se descubriría 125 años después: el prodigioso grafeno
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Eva R. de Luis
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