Todo sobre el Carbino, el material más resistente del mundo

Cuando éramos pequeños solíamos estudiar en el colegio que el material más duro y resistente de todos los conocidos es el diamante.

¡El único material capaz de rayar el vidrio! Nuestras cabecitas de niño de primaria se volvían locas imaginando al diamante como un supermaterial, capaz de lograr grandes cosas. Sin embargo, ni es cierto que sea el único que puede rayar el vidrio, ni sigue siendo el material más duro y resistente conocido. El primero en quitarle el puesto fue el grafeno; que, aún teniendo una dureza similar, posee otras muchas ventajas como la resistencia al desgaste y la capacidad de soportar grandes pesos.

Después, en 2013, calcularon las propiedades del carbino, un material duro, resistente y maravilloso; el material del futuro, sin duda. Pero los científicos no conseguían fabricarlo de forma estable, por lo que su gozo cayó en un pozo.  Sin embargo, la ciencia hoy está de enhorabuena, pues un grupo de investigadores de la Universidad de Viena ha conseguido estabilizarlo, dando el pistoletazo de salida de la que será la nueva era de los supermateriales.

¿Cuáles son las formas conocidas del carbono?

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El carbono elemental se puede manifestar de muchas formas, como el diamante, el grafito, el grafeno, los fullerenos, los nanotubos y el carbino.

Probablemente estéis especialmente familiarizados con los dos primeros, pues son muy comunes en nuestras vidas. Vale, puede que no tengáis muchos diamantes en casa, pero sabéis lo que son, y el grafito estamos hartos de usarlo en las minas de los lápices. En cuanto al resto, los fullerenos son conocidos por su superconductividad y su gran resistencia térmica, al igual que los nanotubos de carbono, que poseen un gran número de aplicaciones debido a estas características. Sin embargo, todos ellos quedan eclipsados por el grafeno, que reúne todas esas propiedades y muchas más; por lo que, entre otras aplicaciones, se baraja como sustituto del silicio en el campo de la electrónica. 

Además, posee una resistencia a la flexión brutal; tanto que, para que os hagáis una idea, uno de sus descubridores lo describió a través de una supuesta hamaca de un metro cuadrado de superficie y un sólo átomo de espesor. Esta curiosa hamaca de grafeno sería capaz de resistir sobre ella cuatro kilos, aproximadamente la masa de un gato. ¿Poco, no? Sí, pero la hamaca por sí misma pesaría menos de un miligramo, aproximadamente uno de los bigotes del gatito.

¿Qué es el carbino?

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Vale, todo esto suena muy bien; ¿pero qué pasa con el carbino? Aunque hace cincuenta años que se estudia, las propiedades de este material fueron descritas por primera vez en 2013, tras las investigaciones de un grupo de  científicos de la Universidad de Rice, en Houston. Consta de una cadena de átomos de carbono unidos, bien por enlaces triples alternados con simples, bien por enlaces dobles consecutivos; de modo que se obtiene una conformación muy flexible a la par que resistente, superando con creces los récords batidos por el grafeno.

Sin embargo, posee un gran inconveniente, pues su estructura es muy inestable en la naturaleza, por lo que resulta imposible su uso en condiciones ambientales. Por eso, lograr estabilizarla en el laboratorio se ha convertido en la obsesión de muchos científicos; que, hasta ahora, sólo habían conseguido una pequeñísima cadena de 44 átomos.

Pero el momento ha llegado, pues Thomas Pichler y sus colaboradores han estabilizado una cadena con la friolera de 6.400 átomos y el mecanismo utilizado ha sido bastante sencillo.

El proceso consiste en la utilización de un nanotubo de carbono de pared doble, en cuyo interior se han hecho crecer las cadenas de carbono que, ahí confinadas, adoptan una gran estabilidad. Así, se obtiene un sistema híbrido formado por dos de los formatos del carbono; los nanotubos y el carbino, consiguiendo con ello una serie de propiedades inigualables.

¿Cuáles serán las posibles aplicaciones del carbino?

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Los científicos responsables del hallazgo, entre los que se encuentran algunos investigadores de la Universidad del País Vasco, confían en la habilidad del carbino para generar una gran revolución en el campo de los supermateriales. De hecho, según los estudios teóricos que han realizado, el híbrido formado por el carbino y los nanotubos podría adquirir un carácter metálico debido a la transferencia de carga entre ambos componentes. Por eso, podría ser de un gran interés en el área de los nanodispotivos.

Por otro lado, la cadena de carbino por sí misma también posee unas propiedades únicas, ya que este material no sólo es  mucho más duro, flexible y resistente que el grafeno y el diamante, sino que también presenta un gran número de características interesantes para el campo de la nanoelectrónica, como el desarrollo de nuevos semiconductores magnéticos, baterías de alta densidad de carga o transporte de spin cuántico, una tecnología emergente que podría cobrar una gran importancia en la producción de dispositivos de almacenamiento masivo.

Eso sí, para conseguir todo esto será necesario conseguir sacar la cadena del nanotubo y que permanezca estable después. Pero bueno, hace unos años enlazar de forma estable más de unas decenas de átomos parecía una locura y aquí estamos, hablándoos de una cadena de 6.400 átomos.Entonces, puede que pronto os contemos que han logrado dar el último paso, ¿no?