El Grafeno

El Grafeno

El grafeno es una sustancia formada por carbono puro, con átomos dispuestos en un patrón regular hexagonal similar al grafito, pero en una hoja de un átomo de espesor. Es muy ligero, una lámina de 1 metro cuadrado pesa tan sólo 0,77 miligramos.

El grafeno es un alótropo del carbono, un teselado hexagonal plano  formado por átomos de carbono y enlaces covalentes que se generan a partir de la superposición de los híbridos sp^2 de los carbonos enlazados.

El Premio Nobel de Física de 2010 se le otorgó a Andre Geim y a Konstantin Novoselov por sus revolucionarios descubrimientos acerca del material bidimensional grafeno.

Mediante la hibridación sp^2 se explican mejor los ángulos de enlace, a 120°, de la estructura hexagonal del grafeno. Como cada uno de los carbonos contiene cuatro electrones de valencia en el estado hibridado, tres de esos electrones se alojan en los híbridos sp^2 y forman el esqueleto de enlaces covalentes simples de la estructura.

Es el material más delgado y resistente conocido y es transparente. Es más resistente que el mejor de los metales, 200 veces más que el acero estructural.

Según Hone, es tan resiste que, para perforar una lámina de Grafeno del grosor de un celofán, se tendría que poner un elefante en equilibrio sobre un lápiz.

Es un material conductor y tiene grandes capacidades para auto-refrigerarse cuando está muy caliente

Es flexible, inerte e impermeable. Tiene una gran conductividad eléctrica y es muy manejable a temperatura y presión ambiente.

¿Como se produce?

El año pasado los científicos  Andre Geim y Konstantin Novoselov ganaron el Premio Nóbel de Física precisamente por sus trabajos en este campo. Estos descubrieron la posiblidad de generar este material conviertiendo dióxido de carbono en capas de grafeno gracias a la quema de magnesio metálico puro en hielo seco.

¿Que usos tiene?

• Fabricación de pantallas táctiles más rápidas y precisas (incluso flexibles): Gracias a sus propiedades conductoras y semiconductoras.
• Añadir resistencia mecánica a otros compuestos: gracias a su extrema ligereza, dureza y resistencia podrán complementar a otros materiales para conseguir desde mejores chalecos antibalas, chapas de automóviles más resistentes, materiales de construcción más ligeros.
• Ahorro de energía en dispositivos electrónicos: Gracias a sus propiedades de auto-enfriado
• Cualquier soporte podrá convertirse en un versátil dispositivo electrónico: gracias a sus propiedades de transparencia, una hoja de papel, un parabrisas de un coche, un espejo de un baño. Increíble, no?
• Generación y almacenamiento y transporte de energía: paneles solares flexibles y ultracondensadores que almacenarán más energía que las baterías convencionales durante más tiempo en tamaños microscópicos.
• Microprocesadores: gracias a sus propiedades los electrones viajan a mayor velocidad que en otros materiales a temperatura ambiente. Esto permitirá construir ordenadores más potentes y comunicaciones inalámbricas más rápidas.
• Electrónica: gracias a sus propiedades permitirá construir transistores diminutos de 5-6 nanómetros.
• Comunicaciones ópticas: gracias a su capacidad de polarizar la luz permitirá construir circuitos  fotónicos y sistemas de comunicación de alta velocidad.
• Desarrollo de la spintrónica: Nueva ciencia que persigue la conversión de la electricidad en magnetismo
• Medicina: Por el efecto antibacteriano del grafeno pueden confeccionarse vendajes antibacterianos. Por su elevada resistencia y flexibilidad se ha pensado en este material para la construcción de músculos artificiales.

¿Cuanto tardaremos en probar este material?

En muy pocos años en el campo de la producción de energía y en el uso en pantallas y monitores para dispositivos electrónicos. Para otras aplicaciones como transistores en substitución del silicio unos 20 años aunque  dependerá de los esfuerzos y presupuestos en investigación.