Grafeno y óptica, lo que hay que saber

-Por Lis Tous-

En el año 2015 la editorial del Institute of Physics (IOP) –el Instituto de Física del Reino Unido- le propuso al profesor del DF, Ricardo Depine escribir un libro. Podría haber sido cualquiera de los temas en los que se especializa pero prefirió hablar del material que cautiva su atención hoy: el grafeno.

Las investigaciones sobre esta variedad del carbono llevaron a Andre Geim y Konstantin Novoselov a ganar el Premio Nobel de Física en 2010 y, desde ese momento, crecen las expectativas dentro y fuera de los laboratorios. Puede que en el futuro el grafeno reemplace al silicio en los microprocesadores, a los cables de cobre en los aviones o se lo use como filtro de alta densidad para el agua. Un universo de posibilidades.

“Los científicos imaginamos múltiples aplicaciones para el grafeno, pero creo que lo más interesante es lo que aún no sospechamos”, dice el autor que también es investigador del CONICET en el Instituto de Física de Buenos Aires (IFIBA).

Depine cree que el grafeno es “el material del futuro” porque tiene propiedades únicas: como es bidimensional –sus átomos se acomodan de manera plana- es muy liviano y flexible pero muy resistente, incluso mucho más que el acero. También porque es transparente y un buen semiconductor.

Ante las expectativas que genera el grafeno, el investigador explica porqué los chips de hoy tienen límites certeros y la producción de tecnologías para la comunicación necesita de nuevos materiales: “los electrones se mueven cada vez más rápido en circuitos más y más pequeños, eso genera calor y por lo tanto, problemas. Hoy la industria sigue duplicando la cantidad de transistores dentro de los procesadores pero restringe la velocidad y, así, el calor. En menos de una década, el tamaño de los transistores alcanzará el límite de 2 a 3 nanómetros, eso es el tamaño de diez átomos en línea. En esta escala, las incertidumbres cuánticas afectarán al comportamiento del electrón, haciendo que los transistores no sean confiables”.

Física concisa

Su texto Óptica del grafeno: soluciones electromagnéticas de problemas canónicos es un libro técnico, pensado para profesionales que estén interesados en introducirse en esta variedad de carbono. 

“Escribí durante un año sobre este material, que es también uno de los temas que se investigan en mi grupo. Me entusiasmó la propuesta de la colección porque son textos cortos en áreas de avance veloz y, también, que la editorial sea una sociedad científica que incrementa la práctica, el entendimiento y la aplicación de la física”, dice Depine.

Tal como lo propone la colección a la que pertenece el libro, el lenguaje es experto, claro y breve. Los años de docencia le permitieron al profesor del DF imaginar a sus lectores: estudiantes avanzados de posgrado o colegas en un curso de actualización. “Quise hacer una descripción rigurosa a nivel macroscópico de la relación entre la radiación electromagnética y las hojas de grafeno. No es un libro sobre el material en general, es una introducción a ese aspecto puntual”, especifica.

Entre los contenidos del libro pueden leerse las propiedades ópticas del material, su flexibilidad – se adapta a la forma de otro material y permanece en esa disposición sin necesidades de ser pegado o sujetado- o el problema de Fresnel aplicado a una hoja plana de grafeno.

Y, también, tal como anticipa el autor en el prefacio a sus lectores: “he elegido presentar solamente problemas canónicos rigurosos, con geometrías de traslación invariantes, en que la solución original al problema vectorial puede ser reducida al tratamiento de dos problemas escalares, correspondientes a dos modos de polarización básica. Esta elección excluye otros problemas importantes como la solución a la dispersión de radiación electromagnética por una esfera de grafeno,que puede ser considerada como el paradigma de una partícula 3D de grafeno.Pero incluye la solución análoga para la dispersión de radiación electromagnética de un cable de grafeno de sección circular, que puede ser considerada el paradigma de una partícula 2D de grafeno”.

Mientras los ejemplares físicos llegan a la hemeroteca pueden leerse algunos capítulos en línea, en el siguiente link: http://iopscience.iop.org/book/978-1-6817-4309-7