Redefiniendo el Grafito

Redefiniendo el Grafito

Todos conocemos los lápices y hemos trabajado con ellos: el grafito es un material muy barato y conocido hace muchos años. Es 2016 en Yachay Tech y Julio Chacón habla sobre las propiedades del grafito intercalado con otros compuestos. Ya hace más de 30 años, en 1980, la profesora Mildred Dresselhaus fue la primera que empezó a trabajar de esta forma con este material. Estudió la posibilidad de crear compuestos de intercalación con grafito y encontró que estos materiales tienen unas propiedades ópticas y electrónicas muy interesantes. Desarrolló un área de investigación muy interesante con este material y los compuestos de intercalación. Desde 2005, Julio Chacón estudia este tipo de compuestos para ahondar en las posibilidades que no pueden traer.

Pero, ¿qué es un Compuestos de intercalación? En este caso el término se refiere a combinaciones de grafito con otros elementos de la tabla periódica. En 1980, Dresselhaus mezcló metales alcalinos (potasio, calcio, cisium, rubidio) con grafito y lo primero que observó fue un cambio es su color. De negro, el material pasó a ser azul, café o dorado. Dependiendo de la concentración del metal en la intercalación: Azul cuando hay menos metal y dorado cuando está más concentrado el metal en la intercalación.

Lo que hizo Dresselhaus fue muy interesante en los 80s, después se descubrieron otros materiales como los nanotubos, fulerenos y más recientemente el grafeno. Entonces estos compuestos de intercalación con el grafito ya no fueron tan interesantes en su momento. Sin embargo, en el 2005 descubrieron que cuando mezclas grafito con calcio, se obtiene un material superconductor. Esto quiere decir que no tiene nada de resistencia al flujo de electrones: se puede usar para conducir electricidad sin ninguna resistencia y ninguna pérdida. Por eso se volvió interesante retomar estas investigaciones que se hicieron en los años 80 y estudiar más por qué razón estos materiales son superconductores y cuáles son las características ópticas de los materiales.

Después, comenzaron a hacerse otros compuestos de intercalación usando fulerenos. Esa fue, en principio, la investigación que acercó a Julio Chacón al trabajo de la Profesora Dresselhaus. Fue desarrollada por quien sería su supervisor de doctorado. Cuando Julio se integró a su equipo, le pidió que repita los experimentos realizados en los años 80 para ver si existían propiedades que no se habían encontrado antes. Estamos hablando de más de 20 años después y las herramientas actuales tienen más posibilidades y es más sencillo encontrar algo que no se hubiera visto todavía. Y así fue, Julio encontró comportamientos que no se habían descubierto antes, dependían mucho de la forma en la que se mezclaban los átomos. Pero el mayor impacto no fue exclusivamente eso.

Cuando el grafeno fue descubierto se volvió un material muy atractivo no sólo para aplicaciones tecnológicas sino mecánicas también. Sin embargo, uno de sus principales problemas es que es muy caro producirlo. A un grupo de química se le ocurrió descomponer grafito, mezclado con metales, para producir grafeno de forma más barata: Se abrió una nueva línea de investigación. Lo que vuelve aún más interesante al grafito con compuestos intercalados.

Ahora, Julio pertenece a un grupo de investigación, en Alemania, con el que intenta producir láminas de grafeno muy puras y de muy alta calidad con compuestos intercalados de grafito, esto las hace más baratas. Esa es el área en que se desarrolla actualmente. Busca producir grafeno más barato pero también estudiar las propiedades del grafito intercalado con metales alcalinos. Todo esto es posible, gracias a la versatilidad del proceso de hibridación del carbono, elemento del que está compuesto el grafito.

El carbono es un elemento que puede donar electrones o absorber electrones, dependiendo de con qué elemento se junte. Eso es a lo que le podemos llamar hibridación. Otro proceso de hibridación es el que tiene consigo mismo. Se pueden formar enlaces muy fuertes. Lo suficiente, por ejemplo, para formar diamante. El Diamante tiene un proceso de hibridación al que se llama SP3, (tiene 3 enlaces por cada átomo de carbono). También existe la hibridación SP2, esta forma el grafeno. Cuando el grafito se une con los metales alcalinos, existe un hibridación electrónica. Esto quiere decir que no hay enlaces químicos sólo se juntan los electrones de cada átomo. Eso es lo que da principio a las propiedades superconductoras del grafeno.

Julio salió de México hace más de 7 años. Estudió mecatronica en el Tecnológico de Monterrey. En ese entonces, en León era la primera vez que abrí. Por eso, la recomendación en ese entonces fue que, una vez terminada la carrera, busquen una especialización inmediatamente. Terminó su carrera en el 2001. Después estudió nanotecnología en el IPISYT (Instituto Potosino de Investigación Científica y Tecnológica).. Dos años después, fue a un congreso en Canadá y conoció a su supervisor de doctorado. Él le ofreció una beca para ir a Viena, ahí hizo su doctorado en física de materiales, le tomó 3 años, y se especializó en propiedades ópticas y electrónicas de nanomateriales estudiando grafito, grafeno y nanotubos de carbono.

Después terminó su doctorado, e hizo un postdoctorado en la Universidad Libre de Berlín. Lo realizó con financiamiento de la Fundación Marie Curie, ya que ganó un concurso de proyectos. Esto le permitió decidir directamente cuáles eran los gastos de su investigación. Lo hizo en Berlín, y tuvo muy buenos resultados: varias publicaciones algunas ya publicadas y otras aún pendientes de publicación.

Este desarrollo le dio la oportunidad de venir a Yachay Tech donde, actualmente, mantiene la posición de profesor asistente. Esto quiere decir que ya puede empezar a formar su propio equipo de investigación. Quiere darles una buena formación académica a los estudiantes de física pero también le interesa formar un grupo de investigación con renombre internacional como los que conoció donde ha trabajado.

OTROS PROYECTOS

La Universidad Yachay Tech, como parte de los proyectos de Vinculación con la Sociedad, aporta al desarrollo de las comunidades educativas instaladas en la Ciudad del Conocimiento, específicamente trabajando con el Instituto Tecnológico Superior “17 de Julio”, realizando actividades de fortalecimiento institucional entre los Departamentos de Bienestar Estudiantil.

La Universidad Yachay Tech como parte de su compromiso de Vincularse con la Comunidad y mejorar la calidad de vida de los ciudadanos del Cantón San Miguel de Urcuquí ha creó un proyecto de Capacitación a los ciudadanos del sector, con el objetivo de incentivar y posibilitar que las personas adquieran competencias para acceder a educación superior de calidad.

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