Nobel para la ciencia muy buena, pero no aburrida

En palabras del propio Andre Geim, el mayor de los dos galardonados con el Premio Nobel de Física 2010: "La ciencia no tiene por qué ser aburrida para ser buena"... Ese leitmotiv, que podríamos completar con "pero sí tiene que ser buena", ha sido una constante en su carrera que contagió a su discípulo, con quien ahora comparte el Premio Nobel, Kostya Novoselov. Y desde luego que la ciencia que han venido haciendo Geim y Novoselov es buena, muy buena.

La hoy famosa levitación de la rana por la que Geim fue galardonado con un premio IgNobel hace una década no era sino una manera original de mostrar que, al contrario de lo que ocurre con imanes u otros sistemas fuertemente magnéticos, se puede conseguir la levitación estable de un diamagneto (o sea, de cualquier cosa casi no magnética, como un ser vivo) mediante la aplicación de fuertes campos magnéticos. Geim, entonces en la Universidad de Nimega (Holanda), completó la típica publicación técnica en una revista especializada con coloristas grabaciones en video del fenómeno -disponibles en la web- haciendo levitar fresas, grillos, nueces... y ranas.

Años después, ya como catedrático en Manchester (Reino Unido) Geim propuso la fabricación de una cinta adhesiva que imitase el método de adherencia de las patas de las salamanquesas. La cinta consiste en una superficie microfabricada con multitud de minúsculos pelitos que optimizan la adherencia gracias a fuerzas moleculares. Esta cinta-salamanquesa (gecko-tape en inglés) sería capaz de soportar grandes pesos, incluso de permitirnos emular a Spiderman sin demasiados esfuerzos. Este tema de investigación está muy activo y en crecimiento, y sus aplicaciones abren un campo con amplias perspectivas económicas, aunque Geim lo abandonó hace unos años... para dedicarse entre otras cosas al grafeno, su tercer gran impacto en ciencia. Si el primero con las ranas le valió un premio IgNobel de Física en 2000, el tercero le acaba de otorgar el Nobel de Física 2010.

El otro galardonado, Kostya Novoselov, es, en una primera impresión, un científico tímido. Cuando visitó España con ocasión de la Reunión del Grupo de Física de Estado Sólido de la Real Sociedad Española de Física que se celebró en Zaragoza, en febrero de 2010, se mostró muy sorprendido de que fuésemos a buscarle a la estación. Es de suponer que el Nobel acabará por acostumbrarle. Hay que aclarar que un científico de 36 años, tras cuatro o cinco de carrera, otros cuatro de tesis doctoral y alguno más de postdoc es realmente alguien profesionalmente muy joven, tanto para codirigir un laboratorio como para recibir el Nobel. Sin embargo, su soltura y claridad sorprenden al interlocutor cuando habla de física. Científicamente, tiene las ideas muy claras. Ante la pregunta de en qué contribuyó cada uno de ellos al primer experimento que los llevaría al Nobel, Kostya afirma sin tapujos que la idea de buscar la capa metálica más fina del mundo usando grafito fue de Geim, pero la idea de cómo aislarla, el ahora famoso método del exfoliado de grafito con cinta de celo y posterior depósito sobre un sustrato, fue suya. Es decir, ambos consiguieron combinar sus habilidades para elegir y domar el caballo ganador. Y esta compenetración se nota entre ambos y en su manera de dirigir su ahora famoso laboratorio en la Universidad de Manchester.

Nunca viajan juntos a los múltiples congresos internacionales y demás eventos científicos en los que se los reclama, uno de ellos siempre se queda al mando del laboratorio, pues sus experimentos son lo más importante, más que la fama, ya que ambos son verdaderos apasionados de su trabajo. Y a sus 36 años Kostya ha sabido absorber muy bien algunas de las características de su mentor, Geim: En ciencia merece la pena intentar cosas a primera vista estrambóticas. Casi siempre saldrá mal, pero cuando salga bien, se habrá encontrado algo que realmente valga la pena, que no será más de los mismo, ni ciencia de manivela. El grafeno es un ejemplo casi exagerado de esto: es tan prometedor en distintas ramas de la ciencia y la tecnología que puede llegar a abrumar.

En ciencia de materiales, las potenciales aplicaciones del grafeno son inmensas. Se pueden generar capas semiconductoras de altísima movilidad electrónica, que probablemente extenderá la electrónica tradicional a mayores frecuencias y por tanto velocidades. Se puede utilizar como electrodo transparente, resistente y flexible en pantallas táctiles y células solares. Es posible que las baterías del futuro estén hechas de grafeno, pues ya existen prototipos de supercapacitadores que se recargan en milisegundos. Por ser una lámina muy densa, que ni siquiera el helio puede atravesar, es posible que se llegue a usar para empaquetar alimentos y medicinas que quedarán perfectamente aislados del exterior. Debido a su sensibilidad electrónica local ante cualquier átomo cercano, se habla de que podría usarse para la secuenciación de ADN.

Para la física básica también parece un regalo del cielo: hay modos de vibración de electrones en grafeno que son estrictamente partículas relativistas de masa cero, por lo que el grafeno puede servir como banco de pruebas para la física de altas energías. La paradoja de Klein, un "super-efecto túnel" de la física cuántica relativista predicho hace mucho pero nunca observado, ha sido corroborada por Novoselov y Geim en grafeno, en unos de sus resultados de mayor recorrido desde el aislamiento de copos de grafeno utilizables. Desde entonces, el grafeno es la niña de los ojos, no solo la comunidad de física de estado sólido, sino también la de la física teórica. Por si fuera poco, el grafeno presenta efecto Hall cuántico a temperatura ambiente, lo que podría revolucionar la metrología de precisión; se han propuesto qubits de grafeno, lo que podría ser relevante en computación cuántica, otro El Dorado de la física actual, etcétera.

No deja de sorprender tanta novedad en una capa de carbono de un átomo de espesor, pero efectivamente el tema está que arde. Una revisión publicada en 2009 del trabajo en grafeno que Geim y Novoselov firmaron con otros tres científicos, entre los que se cuenta Paco Guinea, del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid, del CSIC, ha recibido más de mil citas en un año en otras tantas publicaciones científicas.

Hace más de una década, Geim acabó una charla sobre levitación diamagnética en el congreso americano de magnetismo mostrando una carta de una niñita holandesa, decorada con una hermosa rana flotante, en la que le decía que ella de mayor quería ser científica para hacer experimentos tan chulos como ése. Y Geim concluyó su charla diciendo que generar esa ilusión era "su mejor motivación para hacer ciencia".

Fernando Bartolomé es investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón (CSIC-UZ) y Elsa Prada es investigadora del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC)