Aunque no se sintetizó hasta 2015, el origen del borofeno se remonta a los años 90 del siglo pasado. Hace más de dos décadas un grupo de físicos predijo su existencia utilizando unas simulaciones por ordenador que describían cómo los átomos de boro podían enlazarse entre ellos hasta formar una capa finísima de material de un solo átomo de espesor.

En aquel momento la tecnología no permitía fabricar un material con esas características, pero desde hace unos años sí es posible. El borofeno ya está listo, y las expectativas de los grupos de investigación que están trabajando con estos cristales están por todo lo alto porque, al parecer, tiene un sinfín de aplicaciones en campos tan atractivos como la superconductividad o la fabricación de baterías, entre otros. Sí, todo esto suena a grafeno, pero merece la pena que le demos la oportunidad de conocerlo mejor. Esto es lo que nos promete el borofeno.

Qué es el borofeno y qué lo hace tan especial

El elemento químico que necesitamos para producir borofeno es, como podemos intuir a partir de su nombre, el boro. Este último es un semiconductor, lo que significa que dependiendo de las condiciones de presión, temperatura, radiación u otras a las que lo expongamos se comportará como un conductor de la corriente eléctrica o como un aislante. Y, además, es un semimetal, por lo que tiene tanto algunas de las propiedades características de los metales como otras de los no metales.

En la corteza terrestre el boro es relativamente escaso. Podemos encontrarlo en rocas como el bórax o la colemanita, que se forman de manera natural debido a la evaporación del agua rica en sales de algunos lagos sometidos a altas temperaturas y ubicados en zonas desérticas. También lo podemos encontrar disuelto en el agua del mar debido a la precipitación de las partículas de boro suspendidas en la atmósfera, así como a la erosión de las rocas que lo contienen y a su circulación a través del ciclo hidrológico, que explica cómo el boro disuelto en agua es transportado hasta los océanos por las escorrentías.

Lo más curioso es que para fabricar una lámina de borofeno es necesario lograr que los átomos de boro adopten una estructura bidimensional monocapa. Esto significa, sencillamente, que es necesario enlazarlos de manera que formen una única capa de átomos de boro con un espesor de un solo átomo. Y lograrlo no es sencillo. De hecho, esta dificultad explica en gran medida el tiempo que ha pasado desde que se descubrió el borofeno gracias a las simulaciones por ordenador hasta que los científicos han conseguido fabricarlo en sus laboratorios.

¿Cómo lo han hecho? Recurriendo al mismo procedimiento que se utiliza, por ejemplo, para producir diamante sintético: la deposición química de vapor. No hace falta que entremos en detalles complicados, pero es interesante que sepamos que este proceso consiste en conseguir que un gas muy caliente que contiene átomos de boro se condense sobre una superficie muy homogénea de plata pura. Esta última está a una temperatura muy inferior a la del gas con el objetivo de que el boro cristalice sobre ella, adoptando la forma de una única y finísima capa de átomos. Ya tenemos nuestro borofeno, pero… ¿por qué se usa plata pura?

La elección de este metal precioso no es fruto del azar, como podemos imaginar. Los átomos de plata adquieren una estructura cristalina muy uniforme y son capaces de obligar a los átomos de boro a adoptar una configuración muy similar. De esta forma, cada átomo de boro queda enlazado con un máximo de seis átomos de este mismo elemento, dando lugar a la formación de una estructura hexagonal plana con forma de rejilla.

Sin embargo, esta fina lámina de átomos de boro no es completamente regular debido a que algunos de estos átomos no establecen enlaces con otros seis átomos de este elemento, sino solo con cuatro o cinco. Y esto origina la aparición de unos huecos en la estructura que no solo no son perjudiciales, sino que, de hecho, son los responsables de las peculiares propiedades fisicoquímicas que tiene el borofeno.

Dos de las características que explican por qué el grafeno ha generado tanta expectación son su extrema dureza y alta flexibilidad. Por esta razón es sorprendente que los científicos involucrados en el análisis del borofeno hayan confirmado que este material es aún más flexible y duro que el grafeno, que, a su vez, tiene una dureza superior a la del diamante. El grupo de investigación responsable de uno de los informes dedicados al borofeno más exhaustivos de cuantos se han publicado hasta ahora está integrado por físicos de las universidades de Xiamen (China), Singapur y Malasia, y en él explican que este material no sobresale solo por su extrema dureza y enorme flexibilidad.

Además, según estos científicos el borofeno es un excelente conductor de la electricidad, tiene un índice de termoconductividad alto (este parámetro mide su capacidad de transportar energía en forma de calor), es muy ligero, bajo las condiciones de presión y temperatura adecuadas se comporta como un superconductor, tiene una gran capacidad de captura de átomos de hidrógeno y es capaz de actuar como reactivo, por lo que, en teoría, podrá utilizarse en numerosas reacciones químicas. Como veis, la retahíla de propiedades interesantes que tiene el borofeno es bastante impresionante.

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