Detectan la posible existencia de grafeno en el espacio

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Composición artística de los grafenos (C24) planos y fullerenos esféricos en una nebulosa planetaria. Imagen: IAC (fondo nebulosa Dumbbell-M27: Daniel López-IAC).

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En el año 2004, los científicos premiados con el Nobel de Física 2010, Andre Geim y Konstantin Novoselov, sintetizaron el grafeno en el laboratorio. Ahora este material de extraordinaria resistencia, delgadez y elasticidad podría haber sido hallado en el espacio. Un equipo liderado por investigadores del IAC acaba de publicar en The Astrophysical Journal Letters la primera evidencia de la posible existencia de C24, una molécula plana bidimensional de un átomo de grosor, un posible “trocito de grafeno” en el espacio.

Para una confirmación definitiva del hallazgo habría que obtener espectros de laboratorio de C24, lo que resulta casi imposible con las técnicas actuales. “Creo que nuestro trabajo animará a los expertos de laboratorio a desarrollar nuevas técnicas que permitan caracterizar ésta y otras moléculas, e incluso otras formas del carbono que podrían estar presentes en el espacio, como los nanotubos, los nanodiamantes, las cebollas de carbono, etc.”, señala el director de la investigación, el astrofísico del IAC Domingo Aníbal García Hernández.

Por su alta conductividad térmica y eléctrica, el grafeno tiene prometedoras aplicaciones tecnológicas, como la fabricación de nuevos materiales y dispositivos electrónicos avanzados (ordenadores más rápidos que los que portan transistores de silicio, pantallas de dispositivos electrónicos, paneles solares...). Al ser transparente, delgado como un cabello, y poder desarrollar a partir de él materiales 200 veces más resistentes que el acero, las expectativas sobre el grafeno como el material del futuro no han dejado de crecer.

También fullerenos

En este estudio, los astrofísicos del IAC detectaron además grandes cantidades de fullerenos o fulerenos C60 y C70 en diez nebulosas planetarias (restos de estrellas como el Sol hacia el final de sus vidas) de dos galaxias cercanas a la Vía Láctea, las Nubes de Magallanes. El equipo internacional, que trabajó con el telescopio Spitzer de la NASA, ha logrado la primera detección extragaláctica del fulereno C70. Estas moléculas están integradas por pentágonos y hexágonos y tienen forma de balón.

Los fulerenos están compuestos por átomos de carbono ordenados en estructuras esféricas tridimensionales. Sus patrones alternativos de hexágonos y pentágonos coinciden con el diseño de una típica pelota de fútbol blanca y negra, en el caso de los fulerenos C60, y de un balón de rugby, en el caso de los fulerenos C70. Recibieron su nombre porque recuerdan a las cúpulas geodésicas del arquitecto Buckminster Fuller, que tienen círculos entrelazados en la superficie de una esfera parcial.

García Hernández explica qué implicaciones tiene la detección de estas moléculas: “La presencia de moléculas tan complejas como los grafenos y los fulerenos en el espacio, alrededor de estrellas como nuestro Sol cuando son viejas, indica que los procesos físicos básicos para originar vida podrían ser más comunes de lo que creíamos, lo que sugiere que podría crearse vida en cualquier rincón del universo”.

Los fulerenos podrían actuar como jaulas para otras moléculas y átomos, de modo que podrían haber llevado sustancias hasta la Tierra que habrían impulsado el comienzo de la vida. Las evidencias de esta teoría proceden del hecho de que estas moléculas han sido encontradas en meteoritos portando gases extraterrestres. Esta misma semana dos investigadores japoneses informan en Science cómo se puede enjaular una molécula de agua en un fullereno.

El equipo de astrofísicos aporta con el nuevo trabajo la explicación más probable sobre cómo se generan los fulerenos y grafenos.  “Estas moléculas complejas se formarían a partir de la destrucción por choques de los granos de carbono amorfo hidrogenados (HACs), que son muy abundantes en las envolturas de estas estrellas agonizantes”, dice el astrofísico.

En la observación que se había hecho de los fulerenos hasta la realización de este estudio, se creía que estas moléculas emitían luz excitadas por los fotones procedentes de la estrella central de la nebulosa planetaria. Con este nuevo trabajo, los científicos han descubierto que esta luz procede de la colisión de los constituyentes mas externos de los HACs, que podrían estar deshidrogenados como paso previo para la formación en la superficie de los granos de moléculas complejas de carbono, como los grafenos y los diferentes tipos de fulerenos observados.

No es la primera vez que este equipo pone en entredicho las teorías aceptadas en la actualidad acerca de este tipo de moléculas. Con sus últimos trabajos han demostrado que, en contra de lo que se creía, fulerenos y grafenos se forman en entornos ricos en hidrógeno, alrededor de estrellas moribundas con un tamaño similar al Sol.