Carbono, un elemento versátil.


Desde la primaria y secundaria se dice que la vida como la conocemos se basa en carbono, un elemento tan común en nuestro día a día como versátil, se encuentra en casi todo, en los plásticos, en la madera, en el papel, incluso en cosas tan exóticas como la joyería y en tecnología de punta. En esta sección nos dedicaremos a ver un poco de las propiedades que hacen tan especial y fascinante al carbono, así como su uso en un futuro próximo.

¿Qué puede hacer el carbono?

Para empezar, el carbono es un elemento ligero no metálico, el cual puede formar compuestos con otros elementos, incluso consigo mismo, dando lugar a cadenas de distinta longitud, redes tridimensionales, compuestos planos o incluso formando estructuras en forma de pelota.

El carbono no tiene una sola cara. Dependiendo como se acomoden los átomos de éste curioso elemento, se dotará al producto final de características y propiedades tan distintas como útiles y fascinantes. A éste fenómeno donde un solo elemento forma tantas estructuras se le conoce como alotropía.

El ejemplo clásico para ilustrar el comportamiento siendo el caso más sencillo el grafito del lápiz y un diamante, ambos se construyen con los mismos átomos de carbono, pero la forma en la que se acomodan hacen que el grafito sea quebradizo, gris y un conductor de electricidad mientras que el diamante es cristalino, resistente y uno de los materiales más duros que existen.

grafito

(Flickr – Celina Morales)

¿Y esas estructuras para qué sirven?

Los usos del carbono como combustible, joyería y lápices son más que obvios, nosotros veremos que el carbono promete cambiar la tecnología de hoy en día, sobre todo por unas estructuras curiosas llamadas fullerenos, nanotubos y uno de los más sonados, el grafeno.

Los fullerenos tienen la forma de “balones” y son compuestos de diferentes tamaños, por sus propiedades, estructura y tamaño, los fullerenos tienen un gran campo de investigación en el área de la medicina. Se plantea utilizarlos para llevar sustancias como antibióticos, antivirales o medicamentos contra el cáncer de una forma selectiva1. Otra aplicación potencial es para los estudios de resonancia magnética nuclear (RMN)1, los cuales requieren suministrar un medio de contraste (sustancia que permite tener una imagen nítida en el estudio), la cual puede ser tóxica para pacientes con problemas renales, pero “encapsulando” la sustancia usada como medio de contraste, el paciente no estará en contacto directo por decirlo de algún modo, con la sustancia, por lo que el riesgo disminuye notablemente.

Tanto los nanotubos como el grafeno prometen ser el puente que nos llevé a la siguiente fase de la electrónica, pantallas flexibles, computadoras con mayor capacidad, y materiales ligeros de alta resistencia.

El grafeno es una capa plana de átomos de carbono enlazados, por ello el material tiene un átomo de grosor, es muy resistente, transparente y además es excelente conductor de electricidad, por estas características, el grafeno es un material que ha llamado la atención de la industria electrónica, donde se busca constantemente hacer dispositivos más rápidos, ligeros y compactos2. Se especula que en unos años, el grafeno podrá sustituir al silicio como materia prima para la fabricación de electrónicos.

Por otro lado, los nanotubos de carbono son estructuras cilíndricas, que pueden estar formadas por capas o como un tubo individual. Los nanotubos de carbono son la competencia al grafeno en el área de la electrónica, donde actualmente se ha logrado “imprimir” circuitos usando nanotubos de carbono en el MIT3. Aparte del área de la electrónica que de por si ofrece bastantes posibilidades en ciencia y tecnología, los nanotubos y el grafeno son estudiados para desarrollar fibras más resistentes que el Kevlar (fibra usada en chalecos antibalas) y materiales con mayor resistencia que el acero4.

carbono

(MIT)

Es difícil imaginar que el carbono, un elemento tan común, pueda ser la clave para el futuro en fibras, materiales super resistentes y electrónica, pero es aún más difícil imaginar hasta donde nos podrá llevar este singular elemento.

Daniel A. Macías Villalobos

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