¿Para qué sirve una lámina hecha a base de átomos de carbono unidos entre sí ocupando los vértices de hexágonos? Dicho así, para no mucho. Todo el mundo ha oído hablar del grafeno, que es como se llama esta lámina, sí, pero ¿para qué sirve en la vida real? Ahora mismo puede que para poco, la verdad, pero eso puede cambiar más pronto que tarde.

Las necesidades de procesamiento de datos crecen exponencialmente en el mundo por muchos factores: desde el número de personas que generan datos por el crecimiento de la población y el desarrollo económico, hasta los datos que esas mismas personas consumen empleando dispositivos más conectados y portátiles. Para poder afrontar esta creciente necesidad de procesamiento y comunicación hay limitaciones a las que la electrónica (entendida como procesamiento basado en electrones) se enfrenta que están en el límite de sus posibilidades.

Por otra parte, estas mismas necesidades demandan cada vez más energía y recursos materiales para poder llevarse a cabo. El cambio climático, y la sostenibilidad no ya de la Tierra, sino de la propia tecnología, requiere que las nuevas formas de procesar la información sean mucho más eficientes, empleando mucha menos energía por unidad de datos procesada. Aquí es donde entran las tecnologías cuánticas y, ligado a ella, el espín. El espín es una propiedad de algunas partículas, como los electrones.

La electrónica dará paso muy probablemente a la espintrónica, sí, pero para ello harán falta soportes físicos magnéticos donde pueda producirse. Uno de ellos es el grafeno. Se pueden concebir nanoestructuras de grafeno hechas a medida como componentes activos elementales de una nueva generación de dispositivos espintrónicos cuánticos. Ello sería posible porque las estructuras de grafeno pueden desarrollar espontáneamente un magnetismo (π-paramagnetismo, para un físico) intrínseco a partir de cambios en su estructura (lo que afecta a sus características topológicas, que diría una física). Lo interesante es que este magnetismo no convencional es móvil, de largo alcance y puede ser direccionable eléctricamente, es decir, lo podemos montar en un dispositivo que podamos cargar enchufándolo en casa.

O sea, que parece muy interesante construir una plataforma totalmente de grafeno, donde los espines se puedan utilizar para transportar, almacenar y procesar información. Una plataforma así combinaría la movilidad electrónica rápida del grafeno con espines cuánticos direccionables eléctricamente en una plataforma semiconductora personalizable. El impacto de algo así sería enorme desde el punto de vista científico, tecnológico y sociales. Ahora viene la pregunta del millón: ¿quién hace una cosa así que combina física avanzada, química supersofisticada y nanotecnología punta? No hace falta irse muy lejos para encontrarlo.

El CIC nanoGUNE coordina el proyecto SPRING, en el que colabora, entre otros centros de primerísimo nivel mundial como la Universidad de Oxford, el DIPC.

El proyecto SPRING combina la investigación en física, química e ingeniería necesarias para construir nanoestructuras de grafeno con precisión atómica, manipular sus estados de espín nuclear y electrónico, y comprobar su potencial como elemento básico en dispositivos espintrónicos cuánticos.

Sobre el autor: César Tomé López es divulgador científico y editor de Mapping Ignorance