Grafeno

El grafeno es una estructura laminar plana, de un átomo de grosor, compuesta por átomos de carbono densamente empaquetados en una red cristalina en forma de panal de abeja mediante enlaces covalentes que se formarían a partir de la superposición de los híbridos sp² de los carbonos enlazados.

grafeno

material flexible capaz de conducir la electricidad

El Premio Nobel de Física de 2010 fue otorgado a Andre Geim y Konstantin Novoselov por sus revolucionarios descubrimientos sobre el material bidimensional grafeno.

La hibridación sp2 es la que mejor explica los ángulos de enlace, a 120°, de la estructura hexagonal. Como cada uno de los carbonos tiene cuatro electrones de valencia en el estado hibridado, tres de esos electrones se alojarán en los híbridos sp2, formando el esqueleto de enlaces covalentes simples de la estructura y el electrón sobrante, se alojará en un orbital atómico de tipo p perpendicular al plano de los híbridos. La solapación lateral de dichos orbitales es lo que daría lugar a la formación de orbitales de tipo π. Algunas de estas combinaciones, entre otras, darían lugar a un gigantesco orbital molecular deslocalizado entre todos los átomos de carbono que constituyen la capa de grafeno.

El nombre proviene de GRAFITO + ENO. En realidad, la estructura del grafito puede considerarse como una pila de un gran número de láminas de grafeno superpuestas.

Estructura cristalina del grafito en la que se observan las interacciones entre las distintas capas de anillos aromáticoscondensados.

es muy portatil y tactil

En el grafeno, la longitud de los enlaces carbono-carbono es de aproximadamente 1,42 Å. Es el componente estructural básico de todos los demás elementos grafíticos incluyendo el grafito, los nanotubos de carbono y los fulerenos. Esta estructura también se puede considerar como una molécula aromática extremadamente extensa en las dos direcciones del espacio, es decir, sería el caso límite de una familia de moléculas planas de hidrocarburos aromáticos policíclicos llamada grafenos.

Descripción

El grafeno perfecto se constituye exclusivamente de celdas hexagonales; las celdas pentagonales o heptagonales son defectos. Ante la presencia de una celda pentagonal aislada, el plano se arruga en forma cónica; la presencia de 12 pentágonos crearía un fulereno. De la misma forma, la inserción de un heptágono le daría forma de silla. Los nanotubos de carbono de pared única son cilindros de grafeno.

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Propiedades

Entre las propiedades más destacadas de este material se incluyen:

  • Algunos científicos de la Universidad de Ilinois en Michigan aseguran que tiene porpiedades de autoenfriamiento.
  • Alta conductividad térmica y eléctrica.
  • Alta elasticidad y dureza.
  • Resistencia (200 veces mayor que la del acero)
  • El grafeno puede reaccionar químicamente con otras sustancias para formar compuestos con diferentes propiedades, lo que dota a este material de gran potencial de desarrollo.
  • Soporta la radiación ionizante.
  • Es muy ligero, como la fibra de carbono, pero más flexible.
  • Menor efecto Joule; se calienta menos al conducir los electrones.
  • Consume menos electricidad para una misma tarea que el silicio.

Descrito en la década de 1930

El repentino aumento del interés científico por el grafeno puede dar la impresión de que se trata de un nuevo material. La realidad, sin embargo, es que el grafeno ha sido conocido y descrito desde hace al menos medio siglo. El enlace químico y su estructura se describieron durante la década de 1930, mientras la estructura de bandas electrónica fue calculada por primera vez por Wallace en 1949.La palabra grafeno fue oficialmente adoptada en 1994, después de haber sido usada de forma indistinta con monocapa de grafito, en el campo de la ciencia de superficies.

material muy flexible

Además, muchas nanoestructuras recientemente descubiertas, como los nanotubos de carbono, están relacionadas con el grafeno. Tradicionalmente, los nanotuvos de carbono se han descrito como hojas de grafeno enrolladas sobre sí mismas, y de hecho las propiedades de los nanotubos de carbono se describen y entienden fácilmente en términos de las del grafeno. Se ha descrito también la preparación de nanotiras de grafeno mediante nanolitografía mediante un microscopio de efecto túnel.

Aplicación en electrónica

El grafeno tiene propiedades ideales para ser utilizado como componente en circuitos integrados. El grafeno tiene una alta movilidad de portadores, así como un bajo nivel de ruido, lo que permite que sea utilizado como canal en transistores de efecto de campo (FET). La dificultad de utilizar grafeno estriba en la producción del mismo material, en el substrato adecuado. Los investigadores están buscando métodos como la transferencia de hojas de grafeno desde el grafito (exfoliación) o el crecimiento epitaxial (como la grafitización térmica de la superficie del carburo de silicio). En diciembre de 2008, IBM anunció que habían fabricado y caracterizado transistores operando a frecuencias de 26GHz. En febrero del 2010, la misma IBM anunció que la velocidad de estos nuevos transistores alcanzaba los 100 GHz.

En abril del 2011 se alcanzaron los 150 GHz

futuras computadoras hechas de grafeno

Las publicaciones especializadas bullen con artículos que presentan a esta estructura de carbono como la panacea universal en la tecnología y el reemplazo de dispositivos de silicio por Grafeno; pero no toda la comunidad científica comparte este optimismo por el Grafeno. El célebre físico holandés Walt De Heer afirma que “el grafeno nunca reemplazará al silicio”. “Nadie que conozca el mundillo puede decir esto seriamente. Simplemente, hará algunas cosas que el silicio no puede hacer. Es como con los barcos y los aviones. Los aviones nunca reemplazaron a los barcos”


futuras aplicaciones

grareno:video

aplicaciones del grafeno

http://es.wikipedia.org/wiki/Grafeno

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