¿Su futuro ordenador se fabricará utilizando bacterias?
Los científicos están haciendo que el grafeno sea más fácil de producir y más respetuoso con el medio ambiente
Para crear computadoras nuevas y más eficientes, dispositivos médicos y otras tecnologías avanzadas, los investigadores están recurriendo a los nanomateriales: materiales manipulados a escala de átomos o moléculas que exhiben propiedades únicas.
De izquierda a derecha, un frasco de grafito (Gr), como el que se encuentra en un lápiz común; un frasco de óxido de grafeno (GO), producido por exfoliación de Gr - descamando las capas del material - y mezclándolo con la bacteria Shewanella; un frasco del producto resultante - materiales de grafeno (mrGO); y un frasco de materiales de grafeno que han sido producidos químicamente (crGO). Los materiales de grafeno producidos por el laboratorio de Anne Meyer son significativamente más delgados que los materiales de grafeno producidos químicamente.
Delft University of Technology photo / Benjamin Lehner
El gráfico, una lámina de carbono tan delgada como un átomo más tarde, es un nanomaterial revolucionario debido a su capacidad de conducir fácilmente la electricidad, así como a su extraordinaria fuerza mecánica y flexibilidad. Sin embargo, un obstáculo importante para su adopción en aplicaciones cotidianas es la producción de grafeno a gran escala, conservando al mismo tiempo sus sorprendentes propiedades.
En un artículo publicado en la revista ChemOpen, Anne S. Meyer, profesora asociada de biología en la Universidad de Rochester, y sus colegas de la Universidad Tecnológica de Delft en los Países Bajos, describen una manera de superar esta barrera. Los investigadores describen su método para producir materiales de grafeno utilizando una técnica novedosa: mezclar grafito oxidado con bacterias. Su método es una forma más eficiente en términos de costos, ahorro de tiempo y respeto al medio ambiente de producir materiales de grafeno en comparación con los que se producen químicamente, y podría llevar a la creación de tecnologías informáticas y equipos médicos innovadores.
El grafeno se extrae del grafito, el material que se encuentra en un lápiz ordinario. Con exactamente un átomo de espesor, el grafeno es el material bidimensional más delgado -aún más fuerte- conocido por los investigadores. Científicos de la Universidad de Manchester en el Reino Unido fueron galardonados con el Premio Nobel de Física 2010 por su descubrimiento del grafeno; sin embargo, su método de usar cinta adhesiva para hacer grafeno sólo produjo pequeñas cantidades de este material.
"Para aplicaciones reales se necesitan grandes cantidades", dice Meyer. "Producir estas cantidades a granel es desafiante y típicamente resulta en grafeno que es más grueso y menos puro. Aquí es donde entró nuestro trabajo".
Para producir mayores cantidades de materiales de grafeno, Meyer y sus colegas comenzaron con un vial de grafito. Exfoliaron el grafito, eliminando las capas de material, para producir óxido de grafeno (GO), que luego mezclaron con la bacteria Shewanella. Permiten que el vaso de precipitados de bacterias y materiales precursores se asiente durante la noche, tiempo durante el cual las bacterias redujeron el GO a un material de grafeno.
"El óxido de grafeno es fácil de producir, pero no es muy conductor debido a todos los grupos de oxígeno que contiene", dice Meyer. "Las bacterias eliminan la mayoría de los grupos de oxígeno, lo que lo convierte en un material conductor."
Mientras que el material de grafeno producido bacteriológicamente creado en el laboratorio de Meyer es conductivo, también es más delgado y más estable que el grafeno producido químicamente. Además, puede almacenarse durante períodos de tiempo más largos, lo que lo hace muy adecuado para una gran variedad de aplicaciones, incluidos los biosensores de transistores de efecto de campo (FET) y las tintas conductoras. Los biosensores FET son dispositivos que detectan moléculas biológicas y podrían utilizarse para realizar, por ejemplo, la monitorización de la glucosa en tiempo real para diabéticos.
"Cuando las moléculas biológicas se unen al dispositivo, cambian la conductancia de la superficie, enviando una señal de que la molécula está presente", dice Meyer. "Para hacer un buen biosensor FET se necesita un material que sea altamente conductivo pero que también pueda ser modificado para unirse a moléculas específicas." El óxido de grafeno que se ha reducido es un material ideal porque es ligero y muy conductor, pero normalmente retiene un pequeño número de grupos de oxígeno que se pueden utilizar para unirse a las moléculas de interés.
El material de grafeno producido bacteriológicamente también podría ser la base de las tintas conductoras, las cuales, a su vez, podrían ser usadas para hacer teclados de computadora más rápidos y eficientes, tableros de circuitos o cables pequeños como los que se usan para descongelar los parabrisas de los autos. El uso de tintas conductoras es una "forma más fácil y económica de producir circuitos eléctricos, en comparación con las técnicas tradicionales", dice Meyer. Las tintas conductoras también pueden ser utilizadas para producir circuitos eléctricos sobre materiales no tradicionales como tela o papel.
"Nuestro material de grafeno producido bacteriológicamente conducirá a una mejor aptitud para el desarrollo de productos", dice Meyer. "Incluso fuimos capaces de desarrollar una técnica de'litografía bacteriana' para crear materiales de grafeno que sólo eran conductores por un lado, lo que puede llevar al desarrollo de nuevos y avanzados materiales nanocompuestos".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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