Cinta Scotch®, el secreto detrás del Nobel de Física 2010

El grafeno, ese gran desconocido. O eso podíamos decir hasta hace poco más de un mes cuando, después de serle entregado el premio Nobel de Física a los físicos Andre Geim y Konstantin Novoselov, pasó a encabezar las portadas (que en términos científicos significa ocupar una de las páginas centrales) de la mayoría de periódicos bajo el reclamo “ahora se podrán hacer iPads enrollables”.

El premio les fue entregado por sus “innovadores experimentos relacionados con el material bidimensional grafeno”. A grandes rasgos esto quiere decir que idearon una forma de obtención del grafeno, que hasta la fecha solo podía haber sido observado, a partir de grafito puro y experimentaron con él para demostrar que las propiedades que se le atribuían teóricamente se cumplían. Pero ahora bien, ¿qué es el grafeno?

Para entenderlo es conveniente imaginar una panal de abejas, visto desde arriba con su típico patrón hexagonal, de dimensiones minúsculas. Si colocásemos ahora un átomo de carbono en cada uno de los vértices de cada uno de los hexágonos del panal acabaríamos obteniendo una lámina de grafeno. Y es que, como bien he dicho antes, el grafeno es un material con estructura bidimensional (en el sentido casi más literal de la palabra) que apenas tiene un sólo átomo de carbono de espesor.

Si apilásemos una capa de grafeno encima de otra obtendríamos grafito. Esta es la razón por la que, cuando escribimos con un lápiz cuya mina está hecha de dicho material, este deja tras de sí un rastro de grafito, que en realidad son láminas de grafeno superpuestas. Entonces, ¿por qué es tan difícil obtener grafeno?

Precisamente por su ínfimo espesor y por la atracción eléctrica que sufren las diferentes capas que forman la estructura del grafito entre sí.  Pero es el método que han usado para obtenerlo lo que resulta realmente curioso. Aunque quizá no todos lo conozcáis con el nombre de Cinta Scotch® , seguro que en algún cajón de vuestra casa tenéis un carrete de celo o cinta adhesiva. Algo tan sencillo como esto y que todos tenemos a mano es lo que usaron Geim y Novoselov para conseguir unos pequeños pedazos del preciado material a partir de un simple trozo de grafito de alta pureza pero bastante barato. El método de obtención lo podéis ver en el siguiente video:

Que nadie me malentienda, no quiero decir que cualquier tonto con un trozo de celo puede conseguir un premio Nobel. De hecho el método empleado tiene implicaciones mucho más profundas de lo que pueda parecer a simple vista y ha sido el resultado de daños de investigación.

Pero los misterios que esconde la Cinta Scotch® no acaba ahí, y es que también ha demostrado ser una fuente de rayos X. No os asustéis, aunque solo desenrollarla es suficiente para que esto ocurra, ha de hacerse en el vacío. Sin embargo es tan fácil como colocar una carrete de celo en un pivote dentro de una cámara de vacío sujetando un extremo de la cinta a un eje unido a un motor e ir desplegándola.

Esto ocurre por un efecto llamado triboluminescencia, término usado para referirse a la creación de radiación electromagnético por fricciones o roturas de un material. Al despegar la cinta, una parte de ella queda cargada positivamente mientras que otra queda cargada negativamente por efectos cuánticos. Los electrones de los átomos sometidos a la diferencia de potencial generada entre las partes de la cinta con carga opuesta sufren una fuerza de carácter electromagnético que los arranca del propio átomo. La energía liberada por la ruptura del enlace entre el electrón y el núcleo genera radiación en forma de pulsos ultracortos de rayos X, pero lo suficientemente intensos como para poder “hacernos un radiografía”.

Os dejo un segundo video muy gráfico y detallado por parte de la revista Nature (sinónimo de calidad y rigor científico) en el que podréis ver todo el proceso. Para los que no sepáis inglés, la parte más interesante y curiosa del vídeo comienza a partir del minuto 5.

Este es uno de tantos ejemplos que podemos encontrar en los que los objetos más cotidianos esconden muchos secretos ocultos para la mayoría de las personas. Espero que los halláis disfrutado y si os queda alguna duda que yo pueda solucionar…comentad.

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~ por Kleiser en 24 noviembre, 2010.

4 comentarios to “Cinta Scotch®, el secreto detrás del Nobel de Física 2010”

  1. Yo he montado muchas veces grandes carteles sobre cartón-pluma adhesivo, en rodillos de laminación específicos para tal fin. Y cuidado de no tocar el cartón al terminar un cartel, porque el chispazo es curioso, ioniza el aire e incluso te pega antes de tocarlo (con rayito azul y todo) Lo que no sabía es que estaba generando una enorme cantidad de rayos X… es increíble.

    • Que desangelado esta en articulo antes de tu comentario :D. Lo de el calambrazo ya nose si es tanto por las propiedades de la cinta o porque en general todos los plasticos son buenos para ionizar segun que materiales: por ejemplo todos hemos hecho el “experimento” de frotar un boligrafo contra una camiseta y despues atraer papelitos.

      Y cuidado, que los rayos X como ya he dicho no se generan en el aire, hay que hacerlo en camaras de vacio, y tampoco son extremadamente potentes aunque si lo suficiente para que puedan atravesar un dedo. Mmmm… quiza deberias ponerte un traje de proteccion de plomo al hacer eso xD.

      Saludos.

  2. Muy buen articulo Kleiser, con el estudio avanzado del grafeno aun son inimaginables las posibilidades de avances en todos los campos de la ciencia y mas aun aplicables en la vida cotidiana, esperemos siempre este en buenas manos jaja

    te reitero excelente articulo, despierta gran interes a la busqueda de mas información y porque no con un buen pedido a scotch y algo de ayuda de la Nasa con la camara de vacio estoy mas cerca de montar mi laboratorio de Rayos X .. jajaa XD slds!

    • No te equivoques una camara de vacio normalilla no necesita demasiada infraestructura, quiza una buena bomba. Lo realmente caro son las camaras de ultra alto vacio (UHV por sus siglas en ingles) que eso si que solo lo tienen los laboratorios mas punteros o especializados.

      No pierdas las esperanza de dominar el punto con tu pistola de rayos X!!!!

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