REVISTA DE INGENIERIA DYNA

No hace mucho tiempo, el grafeno era el nuevo material maravilloso. Una lámina súper fuerte formada por átomos en forma de cerca de gallinero, que puede formar tubos, bolas y otras formas curiosas. Y debido a que conduce electricidad, los científicos de materiales plantearon la perspectiva de una nueva era de procesamiento computarizado basado una lucrativa industria de chips de grafeno. La Unión Europea invirtió 1.000 millones de euros para poner en marcha una industria del grafeno.

La tecnología basada en grafeno aún no se ha materializado, pero ha despertado el interés por otros materiales bidimensionales. Y el más emocionante de todos es el borofeno: una sola capa de átomos de boro que forman varias estructuras cristalinas.

La razón de tal emoción es la extraordinaria gama de aplicaciones para las que el borofeno es idóneo. Los electroquímicos piensan que el borofeno podría convertirse en el material del ánodo en una nueva generación de baterías de iones de litio más potentes. Los químicos están fascinados por sus capacidades catalíticas. Y los físicos están probando sus habilidades como sensor para detectar numerosos tipos de átomos y moléculas.

El borofeno tiene una historia corta. Los físicos predijeron por primera vez su existencia en la década de 1990 utilizando simulaciones por computadora para mostrar cómo los átomos de boro podían formar una monocapa.

Pero esta sustancia exótica no se sintetizó hasta 2015, utilizando la depositación química de vapor. Este es un proceso en el que un gas caliente de átomos de boro se condensa en una superficie fría de plata pura.

La disposición regular de los átomos de plata fuerza a los átomos de boro en un patrón similar, cada uno de los cuales se une a otros seis átomos para crear una estructura hexagonal plana. Sin embargo, una proporción significativa de átomos de boro se unen sólo con otros cuatro o cinco átomos, y esto crea huecos en la estructura. El patrón de estos huecos es lo que da a los cristales de borofeno sus propiedades únicas.

Desde la síntesis del borofeno, los químicos han estado caracterizando sus propiedades. El borofeno resulta ser más fuerte que el grafeno y más flexible. Es un buen conductor de electricidad y calor, y también funciona como superconductor. Estas propiedades varían dependiendo de la orientación del material y de la disposición de los huecos.

El borofeno también es ligero y bastante reactivo. Esto lo convierte en un buen candidato para almacenar iones metálicos en baterías. El borofeno es un material de ánodo prometedor para las baterías de iones Li, Na y Mg debido a sus altas capacidades teóricas específicas, su excelente conductividad electrónica y sus excelentes propiedades de transporte de iones.

Los átomos de hidrógeno también se adhieren fácilmente a la estructura de una sola capa del borofeno, y esta propiedad de adsorción, combinada con la enorme superficie de las capas atómicas, hace del borofeno un material prometedor para el almacenamiento de hidrógeno. Estudios teóricos sugieren que el borofeno podría almacenar más del 15% de su peso en hidrógeno, superando significativamente a otros materiales.

Además el borofeno tiene la capacidad de catalizar la descomposición del hidrógeno molecular en iones de hidrógeno, y del agua en iones de hidrógeno y oxígeno. Se han encontrado rendimientos catalíticos sobresalientes del borofeno en la reacción de evolución de hidrógeno, reacción de reducción de oxígeno, reacción de evolución de oxígeno y reacción de electrorreducción de CO2.

Sin embargo, los químicos tienen mucho trabajo que hacer antes de que el borofeno pueda ser usado más ampliamente. Para empezar, todavía tienen que encontrar una manera de producir borofeno en grandes cantidades. Y la reactividad del material significa que es vulnerable a la oxidación, por lo que necesita ser protegido cuidadosamente. Ambos factores hacen que el borofeno sea caro de fabricar y difícil de manejar. Por lo tanto, hay trabajo por delante.