La asombrosa versatilidad de este nanomaterial

España lidera la carrera científica del grafeno, capaz de detectar el covid

Descubrimientos de laboratorios de Madrid y Barcelona prometen mejoras espectaculares en el tratamiento del cáncer o la ceguera

"Este material, con el que se harán pantallas enrollables de móviles, es un tesoro", celebra Frank Koopens, investigador del Instituto de Ciencias Fotónicas

Laboratorio de la empresa vasca Graphenea en San Sebastián.

Laboratorio de la empresa vasca Graphenea en San Sebastián. / Graphenea

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Natalia Vaquero

En pocos años, cuando un enfermo de ciertos tipos de ceguera consiga volver a ver, o un afectado por un ictus recupere capacidades cerebrales, o un oncólogo detecte un tumor desde su primera mitosis celular, será posible con prótesis infinitesimales de creación española. 

Estas aplicaciones están pasando ya del terreno de la teoría al registro de patentes. Su base es una membrana hexagonal de carbono, el grafeno, de una millonésima de milímetro de grosor, con capacidades asombrosas y en cuyo desarrollo España tiene posiciones de liderazgo. Sus propiedades son tan admirables que es hasta capaz de detectar el coronavirus en las diferentes etapas de la enfermedad, según han demostrado investigadores de la Universidad de Granada con un dispositivo portátil basado en una matriz de biosensores de grafeno que descubre y cuantifica los anticuerpos desarrollados por el paciente en contacto  con el virus.

“Las posibilidades del grafeno son únicas y muy espectaculares”, celebra Mar García- Hernández, profesora de Investigación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), centro de referencia en aplicaciones biomédicas del material. El grupo de trabajo de García-Hernández, con el del físico José Ángel Martín-Gago, del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, ha patentado ya una forma de detección de proteínas de virus o marcadores tumorales.

“Anclamos el grafeno en una molécula orgánica para que sea capaz de reconocer a otra que padezca algún problema y convertir en señal eléctrica su señal química”, explica, y cuenta experimentos para introducir nanoelectrodos de grafeno en el cerebro. O en la vista, como una prótesis electrónica de retina patentada por el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología.

El grafeno se combina bien con los tejidos vivos, y posibilita llevar medicación a zonas enfermas del organismo sin dañar a otras sanas. “Es algo increíble”, insiste Mar García-Hernández, orgullosa de que España “esté en la vanguardia” de los usos biomédicos del material.

Mejor calidad de vida

La UE subvenciona con 1.000 millones de euros una línea de investigación conjunta -Graphene Flagship- sobre esta fibra, con la que ya se idean pantallas enrollables de móviles, baterías para coches eléctricos, compuestos ligeros para barcos y aviones.

Con una aportación española principal, las patentes europeas compiten con las chinas, líder en la producción de grafeno para piezas de automoción, y coreanas, centradas en aplicaciones para la electrónica.

Este nanomaterial de un átomo de espesor y 300 veces más resistente que el acero, cuyo descubrimiento en 2004 les valió el Nobel en 2010 a los físicos rusos Andrei Geim y Konstantin Novaselov, es un “tesoro que mejorará la calidad de nuestras vidas”. Lo certifica el físico holandés Frank Koopens, director del grupo de nano-optoelectrónica del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) de Castelldefels.

Frank Koopens y una compañera del equipo que lidera en el laboratorio de nano-optoeéctrónica del Instituto de Ciencias Fotónicas de Castelldefels. / ICFO

Los investigadores del ICFO liderados por Koopens se afanan en domesticar las propiedades del grafeno vinculadas a su capacidad de transmitir hasta el 97,7 por ciento de la luz, para revelar lo que el ojo humano no puede ver. Koopens, que ha trabajado en laboratorios de primerísima línea, no cambia Castelldefels: “Aquí tenemos los mejores instrumentos para la investigación optoelectrónica del grafeno y los mejores profesionales”, asegura ante su multicultural equipo de 30 españoles, chinos, italianos, israelíes, alemanes, rusos, polacos, ucranianos, holandeses y ecuatorianos, que se hablan entre sí en inglés.

El instituto de Castelldefels ha patentado sensores que inspeccionan alimentos, controlan constantes vitales o miden la polución del aire. “Y hacemos prototipos de cámaras flexibles para el coche autónomo del futuro”, explica Koopens.

Una pica en Massachusetts

La buena posición española se manifiesta también con la labor de científicos españoles fuera. Es el caso del físico Pablo Jarillo-Herrero.

Pablo Jarillo-Herrero, descubridor de la superconductividad del grafeno de 'ángulo mágico' en el Massachusetts Institute of Technology (MIT). / XAUME OLLEROS

Contento tras recibir el premio Oliver E. Bukcley de la Sociedad Americana de Física, una especie de Nobel en su disciplina, Jarillo-Herrero (Valencia, 1976), continúa con su equipo del Massachusetts Institute of Technology (MIT) en la tarea de desentrañar los secretos de la superconductividad del grafeno, que ha descubierto.

“Si a dos láminas de grafeno las giras una sobre otra en un ángulo de 1,1 grados, se convierten en superconductor –explica-. "A ese ángulo lo llamamos ‘ángulo mágico’. Este superconductor puede ser, además, un gran aislante”.

Para Jarillo-Herrero, el grafeno “es el material más fuerte que existe, el que mejor conduce la electricidad y el calor, y al tiempo muy flexible y transparente”. Su uso comercial masivo, en su opinión, tardará años en llegar, y empezará “por prendas de vestir con electrónica incorporada. El grafeno además absorbe fotones de cualquier energía, lo cual es útil para cámaras de rayos infrarrojos que verán a través de la niebla, de la lluvia o de la noche”.

Empresas jóvenes

A diez minutos caminando de la sede del MIT, en el 1 de la avenida Broadway de Cambridge, tiene su delegación en EE.UU. una pequeña empresa vasca. Se llama Graphenea, se dice líder en el mercado de superconductores de grafeno y el 9 de abril cumplirá diez años.

Graphenea tiene sede central en el Parque Tecnológico de  San Sebastián. A los tres años de nacer  atrajo una inversión de Repsol, y en 2014 cruzó el Atlántico. Ahora, la firma guipuzcoana exporta un 39% de sus productos a Suecia, y un 11% a EEUU.

La empresa pertenece a un sector con una decana muy joven, Avanzare, con la que, desde julio de 2004 –el año del descubrimiento del material-, toma posiciones el profesor de Química de la Universidad de La Rioja Julio Gómez Cordón. En Navarrete, cerca de Logroño, tiene sus laboratorios.

La firma fue la primera en desarrollar un método de producción industrial que abarató el grafeno 20 veces. Ahora su especialidad son los aditivos antiestáticos, antitérmicos o antibacterianos para calzado, ropa, piezas de automóvil…

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Pero queda camino. “Europa produce el mejor grafeno del mundo, y el español es de los mejores”, certifica la investigadora García-Hernández, pero “China es la fábrica del mundo y patenta mucho más que Europa”.

Lamenta la profesora “la falta de mentalidad comercial” de los científicos europeos. De momento, oportunidades no faltan. El ICFO, por ejemplo, se adentra en la aplicación del grafeno al 5G. “Podremos transmitir 200 GB por segundo, es decir, más de 20 películas”, asegura el holandés Koopens. Nos quedamos este año sin saber qué opinan de eso en el Mobile World Congress.

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