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Le dicen el “material del futuro” por sus características insuperables de dureza, conductividad y flexibilidad, pero a pesar de ser un material prometedor y objeto de estudio de miles de investigaciones en todo el mundo, existen pocos laboratorios especializados en grafeno.

En México, hay algunos: en la Universidad Autónoma de San Luis Potosí; en el Instituto de Investigación en Materiales de la UNAM; y en el Laboratorio Nacional de Materiales Grafénicos, en Coahuila. En todos se produce grafeno por diferentes métodos pero a partir del 2016, el Instituto de Física entra en esta área de vanguardia con la construcción del Laboratorio Experimental de Grafeno.

En este laboratorio, que estará a cargo de la joven investigadora Laura Natalia Serkovic Loli, se podrá producir grafeno por el método de deposición química de vapor (CVD, por sus siglas en inglés) y se harán diversos estudios experimentales con su contraparte teórica de este material.

Serkovic explicó recientemente en la presentación del proyecto que todavía faltan algunos detalles para tener el laboratorio funcionando pero que “los equipos fundamentales como el horno de deposición química de vapor (CVD), la bomba mecánica de vacío, la recubridora por centrifugación y la campana de flujo vertical ya están en el laboratorio”.

El método del CVD es un proceso directo y económico que consiste en introducir un sustrato de cobre y un gas precursor, en este caso metano, en un horno. Ahí se calientan a 1000 grados centígrados, lo que produce que el carbono del gas precursor se vaya adsorbiendo en los defectos del cobre y junto con otros carbonos se formen estructuras hexagonales por islas. Finalmente las islas se van juntando hasta formar la capa de grafeno.

“Este proceso permite generar muestras de 1 cm de ancho por 1 cm de largo de área de buena calidad que luego pueden ser transferidas a diferentes sustratos”, explicó la investigadora.

También en este laboratorio será posible hacer la transferencia de grafeno. Este proceso consiste en colocar una resina, es decir un tipo de plástico que no deja trazas y da soporte, encima del grafeno recién salido del horno y luego introducir el grafeno recubierto de la resina sobre el cobre en un ácido. Esto provoca una reacción que ocasiona que el cobre desaparezca. Posteriormente, se disuelve el ácido con agua destilada y se recupera el grafeno con la resina en otro sustrato. Finalmente para eliminar la resina, se le vierte acetona.

“La producción y la transferencia de grafeno permitirá diversos estudios y aplicaciones entre las que se encuentran la fabricación de circuitos que realizaré en colaboración con universidades de todo México, entidades de la UNAM, y del extranjero”, comentó Serkovic.

Una vez que el laboratorio empiece a funcionar, la investigadora desarrollará varios proyectos, como:

• Estudiar el crecimiento del grafeno sobre diferentes sustratos como: cobre, níquel, paladio y cobalto.

• Fabricar multicapas de materiales ferromagnético/grafeno/no-magnético para estudiar la transformación de la corriente de espín a corriente eléctrica, lo cual se le conoce como efecto Hall de espín inverso.

• Realizar un estudio estadístico de los parámetros (tiempo, temperatura y presión) que se pueden cambiar durante el proceso de crecimiento de grafeno por CVD.

• Transferencia y transporte de calor en la nano-escala.

• Realizar micro y nano electrónica en el grafeno.

• Estudiar la fricción y el desgaste del grafeno cuando se encuentra en contacto con una superficie en movimiento.

Serkovic ya ha dado los primeros pasos en la construcción de este laboratorio, y “si todo sale bien -dice motivada- se podrán hacer las primeras pruebas de síntesis del grafeno por CVD en los próximos meses”, lo cual generará y complementará los conocimientos teóricos que se tienen en este campo de estudio.

En todos estos trabajos, Serkovic colaborará de forma muy cercana con varios investigadores del Instituto de Física como: Giuseppe Pirruccio, Carlos Villagómez, Raúl Esquivel, Cecilia Noguez y Juan Escobar y también con Rodrigo Gutiérrez el nuevo técnico en electrónica del IFUNAM. Y de otras instituciones con José Antonio de Diego, del Instituto de Astronomía; Mathieu Hautefeuille y Edna Hernández, de la Facultad de Ciencias de la UNAM; y Juan Carlos Rojas Sánchez y Albert Fert, del Instituto Jean Lamour y Thales en Francia, entre otros.

Con este nuevo laboratorio se pretende estudiar el grafeno, a nivel teórico y experimental. “En el Instituto de Física realizaremos colaboraciones con los diferentes grupos que estén interesados en el estudio del grafeno y sus aplicaciones, influiremos en el estudio y desarrollo de la ciencia básica en México y ayudaremos a entender el comportamiento de este material para obtener las ventajas tecnológicas que se han estado buscando”, concluyó la investigadora.