Vaig sortir del despatx, disposat a anar-me a casa; vaig veure la porta d’arqueometría oberta i vaig entrar a acomiadar-me. Ana Cros estava en la taula central, llegint un llibre de física de l’estat sòlid, l’assignatura que impartirà el curs que ve. Després d’explicar-me, entusiasmada, que el llibre li semblava molt bo, em va dir que tenia una mostra de grafè. Varem ana a la petita sala on està l’equip de mesura i me la va ensenyar: un disc brillant d’un substrat amb el grafè dipositat: una capa d’àtoms de carboni d’un àtom d’espessor: el nou material del que estan fets els somnis de molts investigadors…

El grafè, igual que el diamant i el grafit, està constituït per àtoms de carboni. La diferència entre ells està en la disposició d’aquests àtoms uns pel que fa a uns altres. En el cas del diamant, cada àtom de carboni està unit per enllaços covalents a altres quatre àtoms de carboni que es disposen en els vèrtexs d’un tetraedre centrat en el primer àtom. Aquesta disposició dóna lloc a una xarxa tridimensional d’àtoms de carboni units entre ells per enllaços forts. En el cas del grafit tenim capes d’àtoms de carboni disposades una damunt d’una altra, unides per enllaços febles. En les capes, cada àtom de carboni està unit per enllaços covalents a tres àtoms de carboni que se situen en els vèrtexs d’un triangle equilater centrat en el primer àtom. En el grafè tenim una d’aquestes capes d’àtoms de carboni que existeixen en el grafit aïllada, dipositada sobre un material. De fet, els descobridors del grafè van partir de grafit per obtenir-ho: van pegar una mostra prima d’aquest material a un tros de cinta adhesiva, van pegar un altre tros de cinta adhesiva al primer i, després, els van separar: la mostra de grafit es va dividir en dos, cadascuna pegada a un dels trossos de cinta. Repetint el procés amb la cinta de la mostra original va arribar un moment en el qual va quedar en ella una única capa d’àtoms de carboni: la primera mostra de grafè.

L’interès que va despertar aquest nou material va ser enorme per les seves propietats inusuals. Però, a més de l’interès acadèmic, el grafè també ha despertat un interès aplicat: com podem emprar les seves propietats per desenvolupar aplicacions?

Els innovadors tecnològics, bé siguen companyies o individus, estan tractant contínuament de millorar les prestacions i la fiabilitat dels seus productes, i de crear nous productes per a noves aplicacions. La cerca de nous productes innovadors pot implicar nous processos, noves idees o nous materials. En el cas dels materials, cadascun d’ells té un conjunt únic de propietats (químiques, mecàniques, òptiques, magnètiques, elèctriques,…), i un producte particular està basat en una d’aquestes propietats o en una combinació òptima d’algunes d’elles. Una de les característiques de la tecnologia moderna és que es basa cada vegada més en propietats molt específiques dels materials. I és en aquest context en el qual el cas del grafè és inusual perquè, basant-nos en la història recent, aquesta sofisticació tecnològica ha requerit de l’ús de més i més elements de la Taula Periòdica.

Fa uns 100 anys, la dieta tecnològica, la diversitat de materials utilitzats, consistia sobretot en materials naturals juntament amb uns quants metalls. Durant gran part de la història de la Humanitat, la major part dels materials s’han emprat tal com la naturalesa els proporcionava: pedra, fusta, argila, palla… A Estats Units, el primer any en el qual la producció de minerals industrials va ser major que la producció de fusta va ser 1927. I el primer any en el qual la producció primària de metalls va ser major que la producció de fusta va ser 1941.

Durant el segle XIX es van descobrir la major part dels elements que conformen la Taula Periòdica. Però bona part d’ells no van ser més que curiositats de laboratori fins que, fa unes dècades, començarem a emprar-los. Cap a 1900, la diversitat de la dieta tecnològica incloïa una dotzena d’elements. En l’actualitat, emprem materials que contenen elements d’una gran part de la Taula Periòdica: la nostra dieta tecnològica s’ha fet molt més omnívora.

A mesura que la dieta tecnològica s’ha fet més omnívora, el comerç en metalls ha augmentat a tot el món. Una companyia productora d’una regió del món empra materials produïts en moltes altres regions del món. I, en un món en el qual creix la població i la riquesa, diversos investigadors s’han preguntat si les tecnologies més sofisticades i els països tecnològicament més avançats tindran problemes a mig i llarg termini relacionats amb el subministrament de diferents metalls, bé per raons d’escassetat, de baixes taxes de reciclat, de concentració de recursos en un determinat país…

En les últimes dècades no solament hem abordat l’exploració de la Taula Periòdica a la recerca de nous materials: hem comprès també que les propietats dels materials varien amb la grandària de partícula, sempre que aquesta sigui prou petita. Ha sorgit, llavors, la necessitat de controlar la grandària i l’estat d’agregació de les partícules en l’escala nanométrica. Parlem així de nanomaterials, i això obre una porta per resoldre el problema del subministrament de determinats metalls: emprar materials nanoestructurats abundants que tinguin propietats similars o millors que els materials amb els metalls problemàtics…