Sí, es probable que Thomas Alva Edison produjera grafeno en 1879

El grafeno es el material más delgado conocido hasta la fecha, formado por una sola capa de átomos de carbono dispuestos en un patrón hexagonal. Esta estructura le otorga propiedades excepcionales que lo hacen muy prometedor para aplicaciones prácticas, incluyendo baterías, supercondensadores, antenas, filtros de agua, transistores, células solares y pantallas táctiles, por nombrar algunas.

Los físicos que sintetizaron el grafeno por primera vez en el laboratorio ganaron el Premio Nobel de Física en 2010. Sin embargo, el inventor del siglo XIX, Thomas Alva Edison podría haber producido grafeno sin saberlo, como subproducto de sus experimentos con bombillas incandescentes más de un siglo antes, según un nuevo artículo publicado en la revista ACS Nano.

«Reproducir lo que hizo Edison, con las herramientas y el conocimiento que tenemos ahora, es emocionante», describe el coautor James Tour, químico de la Universidad Rice. Añade: «Descubrir que pudo haber producido grafeno inspira curiosidad sobre qué otra información se esconde detrás de los experimentos históricos. ¿Qué preguntas se harían nuestros antepasados ​​científicos si pudieran trabajar con nosotros en el laboratorio? ¿Qué preguntas podemos responder al revisar su trabajo desde una perspectiva moderna?».

Edison no inventó el concepto de las lámparas incandescentes; existían varias versiones anteriores a sus esfuerzos. Sin embargo, generalmente tenían una vida útil muy corta y requerían una alta corriente eléctrica, por lo que no se adaptaban bien a su visión de comercialización a gran escala. Experimentó con diferentes materiales de filamento, empezando por cartón carbonizado y negro de humo comprimido. Este también se quemó rápidamente, al igual que los filamentos hechos con diversas hierbas y cañas, como el cáñamo y el palmito. Finalmente, Edison descubrió que el bambú carbonizado era el mejor filamento, con una vida útil de más de 1,200 horas utilizando una fuente de alimentación de 110 voltios.

Lucas Eddy, estudiante de posgrado de Tour en Rice, intentaba encontrar maneras de producir grafeno en masa utilizando el equipo más pequeño y sencillo que pudiera conseguir, con materiales asequibles y fácilmente disponibles. Consideró opciones como soldadores de arco y fenómenos naturales como la caída de rayos sobre árboles; ambos, asegura, eran un «callejón sin salida». La bombilla de Edison sería ideal, ya que, a diferencia de otras bombillas antiguas, podía alcanzar las temperaturas críticas de 2000 °C necesarias para el calentamiento instantáneo por Joule, el mejor método para fabricar el llamado grafeno turboestrático.

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Además, Eddy tuvo acceso a la patente original de Edison de 1879, que describía el proceso de invención. El investigador recreó el experimento de Edison: conectó bombillas a una fuente de alimentación de 110 voltios y las encendió durante 20 segundos cada vez para calentar rápidamente el material a base de carbono a entre 2000 y 3000 °C. Si se encendía durante más tiempo, se obtenía grafito en lugar de grafeno. Después, examinó los resultados con un microscopio óptico moderno.

Su primer intento no funcionó porque las bombillas que compró resultaron ser de tungsteno en lugar de filamentos de carbono. «No se puede engañar a un químico. Finalmente encontré una pequeña tienda de arte en Nueva York que vendía bombillas artesanales estilo Edison», cuenta Eddy. Esas bombillas artesanales usaban filamentos de bambú, con diámetros apenas 5 micrómetros mayores que los filamentos originales de Edison.

Esta vez, notó que el filamento de carbono se tornó de un color plateado brillante. La espectroscopia Raman reveló que partes del filamento se habían transformado en grafeno turboestrático. El equipo también tomó imágenes del antes y el después mediante microscopía electrónica de transmisión. Eddy y sus coautores reconocen que esto no constituye una prueba definitiva de que Edison produjera grafeno. El inventor carecía de los medios para detectarlo, incluso si hubiera sabido de la existencia de dicho material. E incluso si se analizara la bombilla original de Edison, cualquier grafeno se habría convertido en grafito hacía mucho tiempo.

Los autores concluyeron señalando el potencial de investigación que supone revisar otras tecnologías tempranas utilizando las herramientas de la ciencia de los materiales moderna, como los tubos de vacío, las lámparas de arco y los primeros tubos de rayos X. Estas también podrían haber producido accidentalmente materiales o reacciones inusuales que no se analizaron ni se detectaron en su momento. «La innovación puede surgir de la reinterpretación del pasado con herramientas nuevas y nuevas preguntas. En el caso del ‘grafeno de Edison’, una invención de 140 años de antigüedad sigue arrojando luz no solo en el sentido literal, sino también en el científico», escribieron.

Artículo originalmente publicado en Ars Technica. Adaptado por Alondra Flores.