CAMBRIDGE, Inglaterra— Una sustancia 200 veces más fuerte que el acero pero tan delgada como un átomo ha desatado una fiebre del oro científica, que ha llevado a empresas y universidades de todo el mundo a comprender, patentar y obtener ganancias del pariente más flaco y glamuroso del lápiz mina.
El material se llama grafeno y, para demostrar su potencial, Andrea Ferrari tomó hace poco una lámina de plástico claro, la dobló y luego presionó teclas invisibles, lo que generó un tintineo de notas musicales.
El teclado fabricado en el laboratorio de Ferrari, en la Universidad de Cambridge, se imprimió con un circuito de grafeno, que es tan dúctil que los científicos predicen que hará realidad los sueños de tener teléfonos flexibles y diarios electrónicos que se pueden doblar y guardar en el bolsillo. Es el material más delgado que se conoce, pero es sumamente fuerte, liviano y flexible. Es excepcional para conducir electricidad y calor así como para absorber y emitir luz.
Los científicos aislaron el grafeno hace apenas una década, pero algunas empresas ya lo están incorporando a sus productos. Head NV HEDYY 0.00% lanzó una raqueta de tenis con grafeno este año, mientras que Apple Inc., AAPL -0.91% Saab ABSAAB-B.SK -0.98% y Lockheed Martin Corp. LMT +0.07% solicitaron o recibieron hace poco patentes para utilizar el material. "El grafeno es la misma clase de material, como el acero o el plástico o el silicio, que realmente puede cambiar la sociedad", afirma Ferrari, quien encabeza un grupo de unos 40 investigadores que estudian el material en Cambridge.
Pero hay obstáculos en el camino. El grafeno sigue siendo demasiado costoso para el mercado masivo, no es compatible con algunos circuitos de chips de computadoras y los científicos aún intentan encontrar mejores usos.
"El grafeno es una tecnología complicada de distribuir", reconoce Quentin Tannock, presidente de la junta directiva de Cambridge Intellectual Property, una firma de investigación del Reino Unido. "La carrera por encontrar valor agregado es más parecida a una maratón que a una prueba de velocidad".
El interés en el grafeno explotó desde 2010, cuando dos investigadores ganaron un Premio Nobel por aislarlo. Científicos de empresas y universidades se apresuran a patentar un amplio rango de posibles usos.
Apple, por ejemplo, presentó una solicitud para patentar "disipadores de calor" de grafeno para aparatos móviles. Saab pidió la patente de circuitos de calefacción de grafeno para derretir el hielo de las alas de un avión mientras que Lockeed Martin obtuvo este año una patente en EE.UU. para una membrana de grafeno que filtra la sal del agua marina usando poros microscópicos.
También se han solicitado patentes para usar grafeno en chips de computadoras, pilas, pantallas táctiles flexibles, aparatos de secuencia de ADN y membranas para destilar vodka.
Hasta mayo, había 9.218 solicitudes de patentes presentadas en todo el mundo, según Cambridge Intellectual. En los últimos cinco años, la cantidad de solicitudes creció más de cinco veces, agregó la entidad. Muchos pedidos de patente parecen legítimos, pero algunos podrían ser especulativos o quizás señuelos para confundir a los rivales, señala Tannock, de Cambridge Intellectual.
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Daniella Zalcman for The Wall Street Journal
Andrea Ferrrari, director de investigación de grafeno en la Universidad de Cambridge, inspecciona los equipos usados en los experimentos.
La mayor promesa del grafeno a corto plazo se relaciona con los electrónicos de alta velocidad y los circuitos flexibles como el del teclado de Ferrari, debido a la demanda prevista para usarlo en pantallas flexibles. Empresas como la surcoreana Samsung Electronics Co.005930.SE +1.03% y la finlandesa NokiaCorp. NOK1V.HE -2.21% solicitaron patentes para varios usos de grafeno en aparatos móviles.
Una de las áreas más populares es la tinta de grafeno que se usa para circuitos, que un puñado de empresas comenzó a vender.
La alemana BASF SE BAS.XE -0.93% experimenta con tinta de grafeno para imprimir circuitos flexibles en tapicería que pueden calefaccionar asientos de autos, lo que podría llegar al mercado en pocos años, afirman.
El grafeno tiene sólo dos dimensiones. En un estudio publicado hace cinco años, investigadores de la Universidad de Columbia concluyeron que era el material más fuerte que haya sido medido y calcularon que haría falta que un elefante se balanceara sobre un lápiz para romper una delgada lámina de grafeno.
Un problema de costos
El circuito de grafeno promete, a la larga, ser más barato que los materiales conductores como el cobre y la plata porque puede fabricarse con grafito —el abundante material de una mina de lápiz— y ser creado al combinar ciertos gases y metales, o sintetizado a partir de fuentes de carbono sólido.
Un factor que frena su avance es el costo. Algunos proveedores de EE.UU. están vendiendo una capa de grafeno sobre papel de cobre por unos US$60 la pulgada cuadrada.
"Debería salir alrededor de un dólar por pulgada cuadrada para aplicaciones de electrónicos de alta gama como transistores rápidos, y menos de 10 centavos de dólar por pulgada cuadrada para las pantallas táctiles", estima Kenneth Teo, director de la unidad en Cambridge de la alemana Aixtron SE, AIXA.XE -1.78% que fabrica máquinas para producir grafeno.
El material también tiene una desventaja significativa: no puede usarse fácilmente con un interruptor. International Business Machines Corp. IBM -0.20% (IBM) era optimista inicialmente sobre el uso de grafeno en chips de computadora pero descubrió que los electrones viajan demasiado rápido en el material, lo que dificulta convertir corriente en los "unos" y "ceros" del código digital.
Laboratorios en todo el mundo intentan solucionar el problema. Pero por ahora, "no creemos que el grafeno vaya a reemplazar al silicio en los microprocesadores", indica Supratik Guha, director de ciencias físicas de la unidad de investigación de IBM, quien afirma que sigue siendo un gran defensor del grafeno. IBM es uno de los mayores solicitantes de patentes del material.
Carrera global
El grafeno aún podría seguir el camino de otros materiales que no cumplieron con la promesa que representaban, como los superconductores de alta temperatura, que en 1987 llevaron a un Premio Nobel y una avalancha de patentes, para luego quedar en la nada.
Sin embargo, los científicos están entusiasmados.
En 2012, se publicaron 45% más trabajos sobre grafeno que en 2011, según Web of Science de Thomson Reuters, un índice de publicaciones especializadas.
Es una carrera global: hasta mayo, entidades chinas habían presentado la mayor cantidad de solicitudes acumuladas de patentes de grafeno, seguidas de postulantes de EE.UU. y Corea del Sur, según Cambridge Intellectual. Samsung fue la compañía que realizó la mayor cantidad de peticiones, seguida por IBM.
Algunas de las patentes se han convertido en productos. Vorbeck Materials Corp., de Jessup, Maryland, fabrica una tinta de grafeno que afirma se está usando para imprimir circuitos de envoltorios anti-robo en tiendas de EE.UU., que prefirió no nombrar.
Bluestone Global Tech Ltd., una empresa del estado de Nueva York, fabrica láminas de grafeno que, sostiene, envía a clientes en EE.UU., Singapur y China. "En seis meses, el grafeno se usará para pantallas táctiles en teléfonos celulares disponibles comercialmente", predice Chung-Ping Lai, su presidente ejecutivo.
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