Para crear computadoras, dispositivos mĂ©dicos y otras tecnologĂas avanzadas nuevas y mĂ¡s eficientes, los investigadores estĂ¡n recurriendo a los nanomateriales: materiales manipulados en la escala de Ă¡tomos o molĂ©culas que exhiben propiedades Ăºnicas.
El grafeno es un nanomaterial revolucionario, debido a su capacidad para conducir electricidad fĂ¡cilmente, asĂ como a su extraordinaria resistencia mecĂ¡nica y flexibilidad. Sin embargo, un obstĂ¡culo importante en su adopciĂ³n para las aplicaciones diarias es la producciĂ³n de grafeno a gran escala, al tiempo que conserva sus increĂbles propiedades.
En un artĂculo publicado en la revista ChemOpen, Anne S. Meyer, profesora asociada de biologĂa en la Universidad de Rochester, y sus colegas de la Universidad TecnolĂ³gica de Delft en los PaĂses Bajos, describen una manera de superar esta barrera. Los investigadores describen su mĂ©todo para producir materiales de grafeno utilizando una tĂ©cnica novedosa: mezclar grafito oxidado con bacterias. Su mĂ©todo es una forma mĂ¡s rentable, ahorradora de tiempo y respetuosa con el medio ambiente de producir materiales de grafeno en comparaciĂ³n con los producidos quĂmicamente, y podrĂa llevar a la creaciĂ³n de tecnologĂas informĂ¡ticas y equipos mĂ©dicos innovadores.
El grafeno se extrae del grafito, el material que se encuentra en un lĂ¡piz ordinario. Con exactamente un Ă¡tomo de espesor, el grafeno es el material bidimensional mĂ¡s delgado, pero mĂ¡s fuerte, conocido por los investigadores. Los cientĂficos de la Universidad de Manchester en el Reino Unido fueron galardonados con el Premio Nobel de FĂsica 2010 por su descubrimiento del grafeno; sin embargo, su mĂ©todo de usar cinta adhesiva para hacer grafeno produjo solo pequeñas cantidades de material.
«Para aplicaciones reales necesitas grandes cantidades», dice Meyer. «Producir estas cantidades a granel es un desafĂo y generalmente resulta en un grafeno que es mĂ¡s grueso y menos puro. AquĂ es donde entrĂ³ nuestro trabajo».
Para producir mayores cantidades de materiales de grafeno, Meyer y sus colegas comenzaron con un frasco de grafito. Ellos exfoliaron el grafito – eliminando las capas de material – para producir Ă³xido de grafeno (GO), que luego se mezclaron con la bacteria Shewanella. Dejaron reposar el vaso de precipitados de bacterias y materiales precursores durante la noche, tiempo durante el cual las bacterias redujeron el GO a un material de grafeno.
«El Ă³xido de grafeno es fĂ¡cil de producir, pero no es muy conductor debido a todos los grupos de oxĂgeno que contiene», dice Meyer. «Las bacterias eliminan la mayorĂa de los grupos de oxĂgeno, lo que lo convierte en un material conductor».
Si bien el material de grafeno producido en forma bacteriana creado en el laboratorio de Meyer es conductor, tambiĂ©n es mĂ¡s delgado y mĂ¡s estable que el grafeno producido quĂmicamente. AdemĂ¡s, puede almacenarse durante largos perĂodos de tiempo, lo que lo hace adecuado para una variedad de aplicaciones, incluidos los biosensores de transistor de efecto de campo (FET) y la tinta conductora. Los biosensores FET son dispositivos que detectan molĂ©culas biolĂ³gicas y podrĂan utilizarse para realizar, por ejemplo, la monitorizaciĂ³n de la glucosa en tiempo real para diabĂ©ticos.
«Cuando las molĂ©culas biolĂ³gicas se unen al dispositivo, cambian la conductancia de la superficie, enviando una señal de que la molĂ©cula estĂ¡ presente», dice Meyer. «Para hacer un buen biosensor FET, se necesita un material que sea altamente conductor pero que tambiĂ©n pueda modificarse para unirse a molĂ©culas especĂficas». El Ă³xido de grafeno que se ha reducido es un material ideal porque es liviano y muy conductor, pero generalmente retiene una pequeña cantidad de grupos de oxĂgeno que pueden usarse para unirse a las molĂ©culas de interĂ©s.
El material de grafeno producido por bacterias tambiĂ©n podrĂa ser la base de las tintas conductoras, que a su vez podrĂan usarse para hacer teclados de computadora, tableros de circuitos o cables pequeños mĂ¡s rĂ¡pidos y eficientes, como los que se usan para descongelar parabrisas de automĂ³viles. El uso de tintas conductivas es una «manera mĂ¡s fĂ¡cil y econĂ³mica de producir circuitos elĂ©ctricos, en comparaciĂ³n con las tĂ©cnicas tradicionales», dice Meyer. Las tintas conductivas tambiĂ©n podrĂan usarse para producir circuitos elĂ©ctricos sobre materiales no tradicionales como tela o papel.
«Nuestro material de grafeno producido en bacterias llevarĂ¡ a una mejor adaptabilidad para el desarrollo del producto», dice Meyer. «Incluso pudimos desarrollar una tĂ©cnica de ‘litografĂa bacteriana’ para crear materiales de grafeno que solo eran conductores en un lado, lo que puede llevar al desarrollo de nuevos materiales avanzados de nanocompuestos».
Referencia: Los detalles de la investigaciĂ³n se han publicado en la revista Chemistry Open.
el tĂtulo del reporte es engañoso. Es importante cuidar mucho la forma en que se difunde un conocimiento tan especĂfico. En realidad no estarĂan hechas con bacterias, sino que Ă©stas producirĂan insumos mĂ¡s econĂ³micos para la manufactura de computadores.