27 febrero 2013

El grafeno, el material del s. XXI

Estos días estamos realizando un primer acercamiento a los materiales de uso técnico, por lo que no quería dejar escapar la ocasión para realizar una breve descripción del grafeno, uno de los descubrimientos más trascendentes de los últimos tiempos. Sus increíbles propiedades (es el material más fino, es extremadamente flexible, impermeable, hasta 200 veces más resistente que el acero, muy buen conductor de la electricidad, más ligero que el aire...) hacen que el grafeno esté llamado a convertirse en el material prodigioso del siglo XXI (como lo fueron los plásticos en el siglo XX), sustituyendo en particular al silicio. Así, por ejemplo Samsung ha desarrollado un transistor, de nombre Barristor, capaz de trabajar a 300 Ghz y científicos del MIT anunciaron un chip que podría trabajar en un rango de 500- 1.000 Ghz.


En el siguiente vídeo se comenta algunos de los últimos avances con dicho material y cómo va a cambiar nuestras vidas.


El grafeno consiste en una sola capa de átomos de carbono colocados en una retícula hexagonal similar a la de un panal de miel. De ahí que su grosor sea de unos 0.1 nm (un millón de veces más fino que una hoja de papel). Descrito teóricamente por primera vez en 1930, se pensaba que era un material imposible de conseguir. Sin embargo, en el año 2004 Andrei Geim y Konstantin Novoselov lograron aislar las primeras muestras de este material mediante una técnica bastante sencilla:  quitando una por una, las capas de grafito adheridas a una cinta adhesiva al pegar ésta al grafito. Por sus experimentos en grafeno, estos investigadores fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en el 2010.

En el siguiente vídeo podéis ver cómo lo pudieron obtener:


Os dejo algunos vídeos describiendo este sorprendente material, junto con algunas de sus propiedades:









Alguna de sus increíbles propiedades:
    The 2D Material That Could Change Everything
  • Ultrafino: su grosor es de unos 0.1 nm (un millón de veces más fino que una hoja de papel) lo que permite un avance cualitativo en la miniaturización de dispositivos.
  • Muy ligero: una lámina de 1 metro cuadrado pesa tan sólo 0,77 miligramos.
  • Alta resistencia: aproximadamente 200 veces más resistente que el acero estructural. Una analogía curiosa: si se pusiera una lámina de grafeno sobre una taza de café e intentáramos pincharlo con un lápiz poniendo un automóvil en equilibrio encima del lápiz , la lámina de grafeno ni se inmutaría.
  • Alta conductividad eléctrica: mejor conductor que el cobre, sus electrones se mueven cien veces más rápido que en el silicio. En él, los electrones se comportan como una partícula sin masa (como los fotones y los fermiones). Así, se ha podido medir la velocidad a la que se mueven los electrones en el grafeno arrojando unos resultados sorprendentes: se mueven a alrededor de 1000 km/s, tan sólo 300 veces inferior a la velocidad de la luz en el vacío, con una velocidad mucho mayor que la de los electrones en los metales.
  • Alta conductividad térmica.
  • Transparente: debido a lo fino que es el grafeno, es casi transparente. Esta propiedad podrá usarse para fabricar electrodos transparentes usados para crear luz como LEDs o células solares.
  • Alta elasticidad (deformable pero que puede volver a su forma inicial)
  • Alta dureza (resistencia a ser rayado): casi igual que el diamante
  • Muy flexible: Es más flexible que la fibra de carbono pero igual de ligero. 
  • Bajo efecto Joule:  se calienta poco al conducir electrones. 
  • Para una misma tarea el grafeno consume menos electricidad que el silicio.
  • Genera electricidad por exposición a la luz solar de ahí su utilidad en celdas fotovoltaica.
  • Muy denso e impermeable: tan denso que ni siquiera el átomo de helio, cuyos átomos son los más pequeños que existen (sin combinar en estado gaseoso) puede atravesarlo.;no deja pasar al helio en forma gaseosa.
  • Multiplicador de freecuencias: si al grafeno se le aplica una señal eléctrica de cierta frecuencia, genera otra onda del doble o el triple de frecuencia; permitiendo trabajar a frecuencias de reloj mucho más altas de las actuales.
  • Capaz de autorrepararse empleando átomos cercanos.
  • Sus propiedades varían en función de los materiales puestos en contacto con él.
  • Es capaz de convertir un fotón absorbido en múltiples electrones que pueden conducir corriente eléctrica.

Graphene Visualizing a Miracle Material


Graphene, the strongest known Material to man

Making the most of wonder material

Graphene the rise of the supermaterial

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