Sobre GraphCAT

L’objectiu fonamental de la Comunitat GraphCAT és convertir Catalunya en un referent internacional del desenvolupament, la innovació i la recerca sobre el grafè, i aconseguir així que un gran nombre d’indústries locals adquireixin un fort avantatge competitiu en el mercat global integrant tecnologies patentades relacionades amb el grafè en els seus productes i serveis.

Amb aquesta vocació, GraphCAT pretén conrear una comunitat sòlida d’investigadors, especialistes i empreses dedicades al grafè, i orientar l’experiència comuna cap al desenvolupament de tecnologies capdavanteres relacionades amb el grafè per part de i per en benefici de la indústria catalana. Aquesta Comunitat també busca afavorir la transferència de tecnologia cap a la indústria, així com la creació d’empreses filials.

Particularment, tot això es durà a terme mitjançant projectes GraphCAT, dirigits per membres de la Comunitat i cofinançats a través de l’estratègia de recerca i innovació per a l’especialització intel·ligent de Catalunya, RIS3CAT.

Què és RIS3CAT?

RIS3CAT és l’estratègia de recerca i innovació per a l’especialització intel·ligent a escala regional, aprovada pel Govern català el 4 de febrer de 2014. RIS3CAT es va destacar en l’estratègia Catalunya 2020 (ECAT 2020) i es va erigir en full de ruta per a reactivar l’economia i reorientar el sector productiu cap a un model econòmic més intel·ligent, sostenible i integrat. RIS3CAT estableix quatre objectius estratègics i eixos d’actuació interrelacionats:

KPIs Eixos
Modernitzar el teixit empresarial mitjançant la millora de l’eficiència dels processos productius, la internacionalització i la reorientació dels sectors consolidats cap a activitats de més valor afegit Eix 1 Àmbits sectorials líders
Potenciar noves activitats econòmiques emergents, a partir de la recerca i innovació, per crear i explorar nous nínxols de mercat Eix 2 Activitats emergents
Consolidar Catalunya com a pol europeu de coneixement i connectar les capacitats tecnològiques i creatives amb els sectors consolidats emergents del territori Eix 3 Tecnologies facilitadores
transversals
Millorar globalment el sistema innovador català, reforçar la competitivitat de les empreses i orientar les polítiques públiques cap al foment de la innovació, la internacionalització i l’emprenedoria Eix 4 Entorn d’innovació

El grafè se situa directament en la intersecció de dos d’aquests eixos: Eix 2 (Activitats emergents) i Eix 3 (Tecnologies facilitadores transversals), ja que representa un sector emergent en el qual Catalunya està ben posicionada i hi pot exercir un paper decisiu. Gràcies a la seva sòlida base investigadora, les seves infraestructures d’alt nivell i la seva activitat emprenedora, la regió disposa de tots els elements bàsics per convertir-se en un eix central del grafè, de les tecnologies relacionades amb el grafè i de la innovació a Europa.

La Comunitat GraphCAT servirà per representar a la comunitat del grafè davant la Generalitat de Catalunya en aquestes i altres oportunitats de finançament.

Per què el grafè?

El grafè té potencial per influir enormement en els sectors industrials establerts de Catalunya. Entre els àmbits d’aplicació més rellevants en els quals Catalunya posseeix una major experiència en el desenvolupament de tecnologies relacionades amb el grafè podem trobar:

• Optoelectrònica: La capacitat de detectar la llum és crucial per a moltes tecnologies de la imatge, de sensors i de la comunicació. El grafè és un fotodetector de banda ultraampla i alta velocitat que pot estructurar-se en substrats flexibles i incorporar-se a circuits integrats de CMOS. Aquesta característica fa que sigui idoni per a aplicacions optoelectròniques com ara les pantalles tàctils LCD dels telèfons intel·ligents, les càmeres de banda ampla, els sistemes de transmissió de dades, els accessoris, els monitors, la imatge mèdica, etc. Es preveu que aquestes seran de les primeres aplicacions del grafè produïdes en massa.

• Biomedicina: El grafè té per naturalesa una àrea superficial àmplia i una conductivitat elèctrica elevada. És prim, fort i biocompatible. Aquestes qualitats el converteixen en un candidat perfecte per al seu ús en dispositius mèdics innovadors amb interfície i implants neuronals d’estimulació elèctrica funcional. Altres aplicacions a llarg termini del grafè podrien incloure el seu ús en tractaments avançats per al càncer o en matrius per a la regeneració de teixits.

• Biosensors: Les propietats òptiques i elèctriques del grafè (ja sigui en la seva forma exfoliada, de punts quàntics o CVD) permeten incorporar-lo fàcilment en una àmplia varietat de sensors i biosensors per al seu ús en la vigilància sanitària i mediambiental i la seguretat i salubritat alimentàries, entre altres aplicacions.

• Envasament: El grafè també pot incorporar-se en els plàstics i altres materials d’envasament per millorar el control de la propietat de barrera, especialment en la indústria alimentària.

• Materials compostos: El grafè és molt més fort i lleuger que la fibra de carboni, material que s’empra normalment en la fabricació d’aeronaus i cotxes, productes esportius i una àmplia varietat de dispositius d’ús diari. Es preveu que el grafè s’incorporarà a una àmplia varietat de materials compostos per al seu ús en els sectors aeronàutic, automobilístic, de la construcció i de béns de consum.

• Emmagatzematge energètic: El grafè mostra un gran potencial per a la fabricació de supercondensadors, que són capaços de carregar-se molt ràpidament i al mateix temps emmagatzemar una gran quantitat d’electricitat. Els «microsupercondensadors» de grafè utilitzats en aplicacions de baixa energia, com ara els telèfons intel·ligents i els ordinadors portàtils, podrien estar disponibles comercialment en els propers 5-10 anys. Les bateries d’ió de liti reforçades amb grafè podrien utilitzar-se en aplicacions que requereixen molta més energia, com ara els vehicles de motor elèctric. També podrien utilitzar-se per a substituir les bateries d’ió de liti als telèfons intel·ligents, els ordinadors portàtils o les tauletes tàctils, i serien notablement més petites i lleugeres.

• Cèl·lules fotovoltaiques: A causa de la seva elevada flexibilitat física i mobilitat electrònica, a més d’una taxa d’absorció de la llum molt baixa (al voltant del 3 % de la llum blanca), el grafè pot utilitzar-se com a alternativa a l’òxid d’estany i indi (ITO) per complementar el silici en la fabricació de cèl·lules fotovoltaiques, la qual cosa garanteix grans avantatges en termes d’eficiència i rendibilitat.

• Espintrònica: El grafè ofereix moltes possibilitats en nombrosos àmbits de l’espintrònica. Els paràmetres de qualitat actuals ja destaquen el seu potencial per transportar la informació d’espín en circuits espintrònics i per al seu ús en dispositius magnetològics reprogramables. De fet, la interacció subtil amb materials magnètics i les seves propietats de filtre d’espín fan del grafè un material molt atractiu per a sensors magnètics i memòries magnètiques d’accés aleatori amb transferència de torsió d’espín (STT-MRAM). Aquesta possibilitat resulta de gran interès, ja que l’STT-MRAM es considera la tecnologia de memòria no volàtil més prometedora, a més que és idònia per a les principals aplicacions mòbils.

Direcció

Equip de coordinació científica i tècnica:
  • ICREA Prof. Jose A. Garrido (Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia, ICN2)
  • ICREA Prof. Frank Koppens (Institut de Ciències Fotòniques, ICFO)