«La urgencia actual es descubrir cómo ahorrar energía»

A sus 35 años es uno de los científicos más destacados en el campo de nuevos materiales. Con ellos, la tecnología que ahora se encuentra en móviles y ordenadores podrá saltar a cualquier objeto cotidiano

ANTONIO VILLARREALMADRID
Tomás Palacios, en la Real Academia de Ingeniería. José Ramón Ladra/
Tomás Palacios, en la Real Academia de Ingeniería. José Ramón Ladra

Actualmente es uno de los investigadores más prometedores del mundo en el área de materiales extremos, como grafeno o nitruro de galio. Hace unos días pasó por Madrid para recoger el premio Agustín de Betancourt al ingeniero joven del año, concedido por la Real Academia de Ingeniería. Antes de volver a Massachusetts, donde desde los 28 años es profesor en el emblemático MIT, Palacios habló con Innova+.

-Vivimos en un mundo en que muchos países, como India o China, están desarrollándose muy rápidamente e incrementando la demanda de componentes electrónicos, ¿supone esto una presión para que las investigaciones sobre, por ejemplo, grafeno abandonen el laboratorio y encuentren aplicaciones prácticas pronto?

-El desarrollo de países como India o China está cambiando el mundo desde muchos puntos de vista. Uno que me afecta directamente es el hecho de que, más de la mitad de mis estudiantes en Boston provienen de esos países. Vienen con una educación impresionante y son científicos de primera clase. El segundo impacto afecta a los recursos. En pocos años está previsto que la producción energética mundial tenga que duplicarse, y el planeta no puede soportarlo. Como consecuencia de ello, sí que hay una urgencia por parte de la comunidad ingenieril para desarrollar tecnología que ahorre energía o la genere de manera más eficiente. El tercer impacto es que estos países se están convirtiendo en superpotencias y tecnológicas. En muy pocos años, China se va a convertir en el país que más invierte en ciencia y desarrollo tecnológico, será muy interesante ver qué sucede.

-Usted empezó a estudiar el desarrollo de nuevos dispositivos y transistores basados en nitruros hace una década, antes incluso de que Geim y Novoselov descubrieran en 2004 el grafeno, que ahora también investiga. ¿Cómo logró entroncar ambas áreas de investigación?

-Efectivamente, la mitad de mi grupo trabaja en nitruro de galio (GaN), la otra mitad en grafeno y materiales parecidos. Yo empecé a trabajar bastante antes de que el grafeno se sintetizase por primera vez. Tras completar el doctorado, en 2006 conseguí un puesto de profesor en el Instituto Tecnológico de Massachusetts y la verdad es que fue muy beneficioso tener la experiencia previa del GaN, porque es un material mucho más maduro, donde las aplicaciones estaban claras y, aunque hacía falta mucho desarrollo tecnológico, pisábamos terreno firme.

-¿Fue en el MIT donde empezó con el grafeno?

-Si ves una fotografía aérea del MIT, se trata de un edificio gigantesco donde todos los departamentos están conectados, básicamente caminas por los pasillos y te encuentras compañeros de materiales, de física o de química, sin distinción. Todas las puertas están abiertas. Llegué como profesor de ingeniería electrónica pero rápidamente empecé a conocer a profesores del departamento de física que estaban trabajando en el grafeno, y enseguida empezamos a ver las oportunidades. Fuimos uno de los primeros grupos a nivel mundial que empezó a trabajar el grafeno desde un punto de vista ingenieril, dos o tres años después de que el material se consiguiera aislar por primera vez.

-Cuando hablamos del grafeno, hablamos en realidad no de un material sino de una clase de materiales, ¿se puede decir lo mismo del nitruro de galio? ¿Comparten similitudes?

-Nuestro grupo trabaja en lo que nosotros denominamos «materiales extremos». El grafeno es parte de una familia de materiales extremos porque son muy delgados, flexibles, transparentes, etcétera. El GaN es también un material extremo, pero desde un punto de vista diferente, básicamente porque soporta voltajes muy elevados. Es decir, se puede tener un transistor de GaN y se puede someter a 1.000 o a 10.000 voltios y el transistor sigue operando sin problemas, o se puede aumentar la temperatura hasta 1.000 grados centígrados y la electrónica sigue funcionando. Todas estas propiedades son muy útiles en conversión energética, lo que se llama electrónica de potencia. Por ejemplo, cuando la electricidad se genera en las centrales, lo hace a cientos de miles de voltios para permitir su traslado a las ciudades, donde esos miles de voltios se convierten a 220. El problema es que este transporte y conversión son muy ineficientes. Hasta el 60% de toda la electricidad se pierde. Una de las cosas que hacemos es electrónica de GaN, que permita eliminar parte de esas pérdidas y ahorrar un 20% de toda la electricidad que se consume en el mundo.

-¿Qué problemas presenta este material hoy día para su uso más generalizado?

-Como cualquier tecnología que es nueva, es cara. En nuestro grupo estamos trabajando para reducir el coste en la electrónica del GaN y para ello fabricamos GaN sobre silicio, que es muy barato. Tenemos una capa más gruesa de silicio y encima, una capa de una milésima de milímetro de nitruro de galio. Eso está funcionando muy bien.

-¿Es pronto aún para saber todas las posibles aplicaciones del GaN?

-Es un material un poco más maduro que el grafeno y ya hay aplicaciones muy importantes. El GaN, aunque la gente no lo sepa, está prácticamente en cada uno de nuestros bolsillos, sobre todo en teléfonos móviles. Cada vez que, en una pantalla a color, se ve el color blanco, es nitruro de galio, que se utiliza como emisor de luz. La emisión de luz está ya muy controlada y es un éxito comercial sin precedentes. En la conversión de electricidad se lleva trabajando unos 15 años y hace un par de años, mis estudiantes empezaron una empresa para explotarlo comercialmente, es decir que el momento está más cerca de ser una realidad.

En relación con el grafeno y el GaN, creo que hay dos propiedades comunes a todo descubrimiento lo suficientemente revolucionario. La primera es que una tecnología siempre suele tardar entre 15 y 20 años en desarrollarse hasta su explotación comercial. La segunda es que, hoy en día, las aplicaciones que van a mejorar gracias al grafeno pueden ser paneles solares, pantallas flexibles y táctiles o baterías. Sin embargo, ninguna de éstas va a transformar nuestra sociedad, suponen avances incrementales pero no rupturistas. Los avances en los que nosotros estamos interesados son rupturistas, como internet en las comunicaciones, o la electrónica en los ordenadores. Y ahí es cierto que es muy difícil identificar aplicaciones cuando el material es tan nuevo. Siempre se tarda unos años hasta encontrar esa aplicación que es realmente novedosa.

-Es cuestión de tiempo...

-Cuando trabajaba en la Universidad de California en Santa Bárbara, solía relacionarme con el profesor Herbert Kroemer, premio Nobel de Física en el año 2000, por su descubrimiento del láser semiconductor. Él me comentaba que cuando lo descubrió y se lo enseñó a su jefe, éste le dijo 'bueno ¿y esto para qué sirve? ¿a quién le interesa tener un puntito rojo en la pared?' Y no fue hasta 20 años más tarde que se descubrió la fibra óptica, y a la gente se le ocurrió combinarla con aquel láser y entonces surgieron las comunicaciones ópticas, internet, etcétera. Para tener un éxito comercial y cambiar la sociedad hacen falta dos cosas: primero, un nuevo descubrimiento, material o dispositivo -como el grafeno o como el láser semiconductor- pero luego, descubrir esa aplicación realmente rupturista; y tiene casi tanto mérito lo uno como lo otro.