Informe de la exposición “El grafeno, el futuro ya es presente”

Los nanomateriales han acaparado el interés de la
investigación científica debido a las propiedades
tan exóticas que exhiben.

Sin duda, el carbono es el elemento químico
más estudiado de la naturaleza. Sus compuestos
están presentes en nuestra vida cotidiana. Durante varios
años se tuvo una percepción errónea de que
el carbono puro (a temperatura y presión ambientes)
existía en forma de dos tipos:

El grafito que se ve en la mina de los
lápices.

El diamante de estructura cúbica
cristalina.

Sin embargo, la investigación científica
en compuestos de carbono ha venido evolucionando poco a poco y
dando origen al grafeno. Una breve síntesis de los
acontecimientos más destacados en estas investigaciones se
presenta a continuación:

? En 1940-1960 se investiga de forma
exhaustiva el grafito.

? Para los años de 1960 a 1970 se
caracterizan los compuestos intercalares de grafito.

? Posteriormente, en el periodo comprendido
entre 1975-1978 se sintetiza el poliacetileno.

? En 1985 se observan los fullerenos
(C60) en el espacio exterior.

? Para 1991 se observan los nanotubos de
carbono.

? Finalmente, en 2004 se aísla y
estudia el grafeno.

El grafeno ha ocasionado mucha curiosidad y ha
despertado la intriga de muchos desde

2005. Este material se puede obtener de diversas formas,
la más mencionada es la que emplea una cinta adhesiva y
grafito. Pero, también es posible obtenerlo en la
superficie del carburo de silicio, o en la superficie de metales,
por descomposición de moléculas
absorbidas.

Una de las características fundamentales y
relevantes del grafeno es que es el material más
bidimensional que pueda existir. Su espesor de un átomo
hace que no se pueda definir su anchura de una manera
exacta.

CARACTERÍSTICAS DEL GRAFENO
(SÍNTESIS)

Es el material más bidimensional que
existe.

Posee una rigidez excepcional.

Tiene la posibilidad de expandirse mucho
más que cualquier otro material cristalino.

Es muy flexible y transparente.

Es muy buen conductor de la
electricidad.

PROPIEDADES DEL
GRAFENO

Las membranas del grafeno pueden soportar átomos
de metales pesados, como el oro o el níquel
prácticamente sin deformarse. Este nanomaterial presenta
uno de los estados más exóticos de la materia: el
efecto Hall cuántico fraccional.

"En un conductor por el que circula una corriente, en
presencia de un campo magnético perpendicular al
movimiento de las cargas, aparece una separación de cargas
que da lugar a un campo eléctrico en el interior del
conductor perpendicular al movimiento de las cargas y al campo
magnético aplicado. A este campo eléctrico se le
llama campo Hall."

Además, al grafeno no se le puede ubicar ni entre
los metales ni en los semiconductores, ya que parece poseer algo
de estos dos mundos. Con los metales, el gra-

feno tiene en común que la brecha
energética entre la banda de valencia y la de
conducción es nula, ello facilita el paso de los
electrones desde el cono inferior al cono superior. Por otra
parte, relacionándolo con los semiconductores puede
generarse una corriente de electrones mediante la
ocupación del valle del cono superior o bien una corriente
de huecos mediante el vaciado de los niveles más
energéticos del cono inferior. Las propiedades
espectaculares de las bandas de energía del grafeno lo
convierten en un excelente "ratón de laboratorio" de la
investigación de fenómeno físicos
fundamentales.

Como ya se dijo, el grafeno NO PERTENECE a
ninguna de esas clases de materiales. NO ES UN METAL, NO ES UN
SEMICONDUCTOR.

FUTURAS
APLICACIONES DEL GRAFENO

1. LOS MÓVILES

Este material hará cambiar
radicalmente el aspecto de los terminales móviles. Gracias
a sus propiedades de trasparencia y flexibilidad se van a crear
móviles de otra generación, sin color definido, sin
forma definida, totalmente adaptable y flexible.. Parece que las
nuevas tendencias apuntan hacia una tecnología adaptada
perfectamente a la fisonomía del ser humano. Nokia
está trabajando ya en ello creando otro concepto de
móvil completamente diferente.

2. BLINDAJE

Se puede decir, sin duda, que el grafeno es el
material más duro del mundo. Si se coloca un coche
encima de una lámina de grafeno, no sería capaz de
atravesarla. Su apariencia puede parecer frágil y delicada
ya que a simple vista el grafeno es como una tela transparente y
flexible. Sin embargo, se trata de un material extremadamente
resistente, es más, el grafeno es el material más
fuerte y resistente del mundo. Todas estas características
lo hacen ideal para la construcción de elementos de
protección del cuerpo humano frente a ataques
externos.

3. INFORMÁTICA

Se ha conseguido fabricar transistores de grafeno 10
veces más rápidos que los de silicio
(podrían llegar a alcanzar velocidades de 1.000 GHz). Se
estima que se podrían crear discos duros del mismo
tamaño de los de hoy día, pero capaces de almacenar
1.000 veces más información.

4. ENERGÍA

El grafeno podría emplearse para baterías
destinadas a ámbitos de uso energético. Se estima
que revolucionará el concepto de energía
renovable y la elevará a unas cotas de eficiencia
nunca vistas. Esto revolucionará el concepto de
energía renovable y la elevará a unas cotas de
eficiencia nunca vistas. Como vemos, la promesa de una nueva
era basada en el carbono (y no en el silicio) se acerca a marchas
forzadas. .En un plazo medio, nos podemos ver inundados de
dispositivos, mecanismos y tecnologías basadas en el
grafeno, con unos rendimientos varios órdenes de magnitud
por encima de lo que estamos acostumbrados ahora.

5. ELECTRÓNICA

La compañía Vorbeck Materials
está fabricando tintas conductoras basadas en el grafeno y
contactos eléctricos para el desarrollo de pantallas
flexibles. Otra de las características del grafeno que
más ha llamado la atención es que, pese a su
extrema dureza y densidad, sea un material de una flexibilidad
extraordinaria.

Esto se debe a que es un cristal de la finura del grosor
de un átomo con un peso apenas perceptible. Si a su
ductilidad y ligereza se une su elevada conductividad
electrónica, el grafeno se convierte en un gran
candidato para las pantallas de los dispositivos del futuro.
Sus características de flexibilidad le
permitirían plegarse y extenderse a gusto del usuario
para mostrar tanto una gran pantalla en alta definición
como una pulsera con información, en sus múltiples
variantes.

6. AVIÓNICA

El Pentágono está desarrollando un
proyecto de desarrollo de aditivos de combustible con diminutas
hojas de grafeno, que podrían lograr que los aviones
vuelen aún más rápido y que sus motores
lleguen a contar con mejores condiciones de eficiencia y
protección de la sostenibilidad ambiental. Con este nuevo
elemento serían capaces de optimizar el combustible
empleado en los aviones supersónicos, permitiendo que
los mismos alcancen mayores velocidades y economicen
recursos. Un avance que constituiría un punto de
inflexión en el uso de los motores de combustión en
la aviación.

CONCLUSIONES

1. El grafeno es el material más
delgado posible.

2. Posee propiedades exóticas
como:

a. Transparencia

b. Flexibilidad

c. Conducción de la
electricidad

3. Es altamente resistente (100 veces
más que el acero).

4. No es ni metal ni
semiconductor.

5. La investigación en este material
apenas ha empezado y detrás de él hay muchos
misterios.

BIBLIOGRAFÍA

? GONZÁLEZ, José,
HERNÁNDEZ, María. "Electrónica del grafeno".
En Rev. Investigación y Ciencia, septiembre de
2010.

? CASTRO, Antonio. "Drawing conclusions
from graphene" En "Physycs World", vol. 19, noviembre de
2006.

? CASTRO, Guinea, NOVOSELOV, Konstantin.
"The electronic properties of graphene" en Reviews of Modern
Physics, vol. 81, enero de 2009.

VÍNCULOS EN LA WEB

? grafeno.com

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

EL GRAFENO ES LA REVOLUCIÓN DEL
MUNDO DE LA ELECTRÓNICA, LA INVESTIGACIÓN SOBRE
ESTE MATERIAL APENAS EMPIEZA Y DEPARA MUCHOS AVANCES
CIENTÍFICOS. ESPERÉMOSLOS.

Autor:

Cristian Giovany Gómez
Olarte

UNIVERSIDAD INDUSTRIAL DE SANTANDER –
SEDE SOCORRO

ESCUELA DE QUÍMICA QUÍMICA
I