Existían predicciones teóricas sobre la posibilidad de que el grafeno, un material muy especial con propiedades ópticas muy específicas, tuviera la capacidad de atrapar la luz. Era setiembre de 2010, y en una conversación de pasillo durante el transcurso de un congreso en Donostia Rainer Hillenbrand se propuso el reto de confirmar o desechar esa teoría. Ahora, casi dos años después, las quince personas que han trabajado en la investigación, junto con empresas e institutos científicos, han visto que, efectivamente, no eran fantasías de locos.

La prestigiosa revista «Nature» ha publicado un artículo sobre el estudio, al tomar en consideración la relevancia que podría tener, entre otras cosas, en los nanodispositivos.

Han realizado un estudio en el que afirman haber logrado atrapar la luz. ¿En qué ha consistido la investigación?

Hemos conseguido, por primera vez, atrapar la luz en una superficie de grafeno y visualizarla. El grafeno es un material muy especial que está formado por una sola capa de átomos de carbono y posee extraordinarias propiedades ópticas. Es finísimo, de hecho no puede serlo más, porque no se puede tener menos que una capa de átomos.

Había predicciones teóricas que decían que la luz podía quedarse atrapada en esa superficie y formar ondas que se propagarían encerradas en ese pequeño espacio. Era una predicción, casi hasta de locos, pero ahora lo hemos visto.

¿Cuáles serían sus posibles aplicaciones ?

Antes de abordar ese punto, es importante hablar de las propiedades, como la reducción de la longitud de la onda (si hacemos la analogía con las olas del mar, una onda es la distancia entre el máximo de una ola y el máximo de la siguiente). Cuando la luz entra en contacto con el grafeno se reduce su longitud de onda. Así, mientras en el espacio la onda ocupa cinco micras, en el grafeno se reduce cuarenta veces.

Por lo tanto, y hablando de las aplicaciones, podríamos llegar a hacer dispositivos para transportar la luz, pero cuarenta veces más pequeños. Esto resulta realmente interesante de cara a diseñar futuros nanodispositivos o microdispositivos.

Pero aún hay más, porque podemos ajustar la longitud de la onda en el grafeno aplicando un pequeño voltaje e incluso, con el voltaje adecuado, podemos hacer desaparecer la luz como si de un interruptor se tratase.

Con todo ello, se deduce que también se puede controlar cuándo se enciende y se apaga.

Así es, esto hace que el dispositivo sea muy similar a un transistor, la pieza básica de los ordenadores, pero con luz en lugar de con corriente eléctrica. Se abre la posibilidad de hacer en el futuro ordenadores que en lugar de funcionar con corriente eléctrica funcionen con luz, pero con la ventaja de que esta viaja muchísimo más rápido que los electrones. Por tanto, tendríamos ordenadores más rápidos.

Como investigador, ¿qué ha supuesto para usted poder dar por cierta una predicción?

El resultado ha sido muy importante para el grupo de nanoóptica de nanoGUNE. Tenemos un microscopio muy especial que hemos montado y diseñado en nuestros laboratorios, y eso nos ha colocado en una situación privilegiada.

Era de locos pensar que con unos pocos átomos de carbono se podía controlar la luz y ha sido un reto apasionante que hemos conseguido llevar adelante con éxito. La investigación no ha finalizado, pero hemos abierto una puerta con un largo camino por recorrer hasta las aplicaciones que mencionábamos antes. Precisamente, esta es una de las razones por las que la investigación ha sido publicada en la revista «Nature», porque científicamente ha sido muy relevante y tecnológicamente puede ser muy importante.

¿Por qué el grafeno?

El grafeno se había anticipado como un material idóneo por sus propiedades electrónicas; los electrones se mueven sin apenas resistencia y a mucha velocidad -el Premio Nobel de Física de 2010 fue precisamente para los rusos Andre Geim y Konstantin Novoselov, investigadores pioneros en su obtención y estudio-. Además, enseguida se dieron cuenta de las especiales propiedades que tiene para interaccionar con la luz. Esas interesantes capacidades ópticas lo hacen candidato para su uso en dispositivos optoelectrónicos, y por eso se eligió.

¿Cómo se produce el grafeno? ¿Es muy costoso económicamente?

Obtener pequeños pedazos de grafeno es relativamente fácil. De hecho, los que ganaron el premio Nobel lo descubrieron de una forma muy casera. Cogieron un grafito, que es la mina del lápiz, y un trozo de cinta de celo. Pegándolo sobre la mina y tirando de él una y otra vez, al final lograron que se quedara adherida una sola capa de grafito. El grafito, por decirlo de alguna manera, está formado por un montón de capas de grafeno, una sobre otra. El problema es separarlas. Ellos tuvieron esa idea: celo, grafito y paciencia.

Pero claro, así no se pueden obtener los tamaños que se necesitan para las aplicaciones tecnológicas. Eso ahora mismo es un reto científico, producir grafeno de buena calidad en tamaños grandes. Hay mucha gente investigando en el mundo sobre ello.

Afortunadamente, nanoGUNE está bien posicionado para generar esa clase de conocimiento y colaboró en el lanzamiento de la empresa Graphenea, empresa localizada en nuestro edificio y una de las pocas a nivel internacional que es capaz de producir grafeno, y que ha colaborado en esta investigación.

En cuanto al coste, el precio para pedidos pequeños es de 99 euros por gramo o 129 euros por cm2 para el grafeno monocapa.

Hay hallazgos impresionantes de los que resulta imposible escapar. Sucedió recientemente con el bosón de Higgs. ¿Qué papel juegan los medios en la divulgación de la ciencia?

Una razón importante para que los medios se muevan y hagan el seguimiento comienza en el esfuerzo que haga el investigador por comunicarlo. Y esto ya es una necesidad, porque los científicos necesitan mostrar su trabajo de cara a obtener financiación para desarrollarlo.

Ciertos temas se pueden ver favorecidos por el tratamiento o porque saben venderlos mejor. Es importante hacerlo bien, de cara a que la sociedad sepa distinguir cuáles son los temas más importantes para el futuro.

En nanoGUNE tenemos un compromiso de transferir conocimiento a la sociedad vasca, al tejido empresarial, etc... pero también un compromiso por formar una sociedad científicamente informada para que sea más culta, más libre y mejor capacitada para tomar las decisiones de contenido científico y tecnológico que afectan a su futuro. Esto es clave para que la sociedad decida a qué proyectos se deben destinar los mayores esfuerzos.

Hay otro aspecto fundamental de la comunicación y es que en los centros de investigación que, como nanoGUNE, cuentan con financiación pública, los científicos tienen la obligación de contar en qué se está inviertiendo el dinero de los ciudadanos, ya que todo ello luego revierte en la sociedad. Por lo tanto, el trabajo no puede quedarse dentro, tiene que salir a la calle, y para ello la colaboración con los medios resulta vital.