El grafeno es una estructura laminar plana, de un átomo de grosor, compuesta por
densamente empaquetados en una red cristalina en forma de
panal de aveja
El premio nobel de fisica de 2010 fue otorgado a Andre Geim y Konstantin Novoselov por sus revolucionarios descubrimientos sobre el material bidimensional grafeno.
electrones , de valencia (En química, la valencia, también conocida como número de valencia, es una medida de la cantidad de enlaces químicos formados por los átomos).
en el estado hibridado, tres de esos electrones se alojarán en los híbridos sp, 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
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. Los enlaces entre las distintas capas de grafeno apiladas se debe a fuerzas de Van der Waals e interacciones entre los orbitales π de los átomos de carbono.
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.
Propiedades
Entre las propiedades más destacadas de este material se incluyen:- Alta conductividad térmica y eléctrica.[4]
- Alta elasticidad y dureza.
- Resistencia (200 veces mayor que la del acero).[5]
- 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.
- Los electrones que se trasladan sobre el grafeno, se comportan como cuasipartículas sin masa. Los llamados fermiones de Dirac. Dichos fermiones se mueven a una velocidad constante independientemente de su energía (como ocurre con la luz), en este caso a unos 106 m/s. La importancia del grafeno, en este aspecto, consiste en estudiar experimentalmente este comportamiento que había sido predicho teóricamente hace más de 50 años.
- El grafeno presenta un efecto llamado efecto Hall cuántico, por el cual la conductividad perpendicular a la corriente toma valores discretos, o cuantizados, permitiendo esto medirla con una precisión increíble. La cuantización implica que la conductividad del grafeno nunca puede ser cero (su valor mínimo depende de la constante de Planck y la carga del electrón).
- Debido a las propiedades anteriores, los electrones del grafeno pueden moverse libremente por toda la lámina y no quedarse aislados en zonas de las que no pueden salir (efecto llamado localización de Anderson, y que es un problema para sistemas bidimensionales con impurezas).
- Es casi completamente transparente y tan denso que ni siquiera el átomo de helio, cuyos átomos son los más pequeños que existen (sin combinar en estado gaseoso) puede atravesarlo.
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.Además, muchas nanoestructuras recientemente descubiertas, como los nanotubos de carbono, están relacionadas con el grafeno. Tradicionalmente, los nanotubos 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
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".[14
No hay comentarios:
Publicar un comentario