El Grafeno

Rubén E. Isaac Fernández
Universidad Metropolitana
S00465115

El Grafeno: Propiedades y Síntesis
Resumen
En este escrito estaremos describiendo brevemente los antecedentes del grafeno, viendo sus diferentes formas y estructuras. Vamos abundar sobre la espectroscopia de Raman en el grafeno, el cómo se analizan las mono capas de grafeno y los efectos de los sustratos en los picos en elespectro de Raman. Las propiedades más importantes del grafeno que lo denominan el material del futuro. Veremos los distintos defectos en las estructura del grafeno como esto afecta al grafeno. Para finalizar este escrito entraremos en la síntesis y manipulación del grafeno.
Introducción
Para poder conocer y entender sobre el grafeno debemos saber los antecedentes del grafeno. El grafeno esuna forma alotrópica del carbono. Las distintas formas alotrópicas del carbono se distinguen en tener diferentes formas y colores. El elemento carbono, tiene configuración electrónica 1s22S22p2. Los átomos de carbono capacidad de conectarse entre sí de múltiples maneras y formar, el carbono pueden adoptar tres tipos de hibridación de orbitales: sp3, sp2 y sp. Existen muchas formas alotrópicas delcarbono en las cuales estaremos mencionando brevemente. Las alotrópicas más abundantes e importantes son la Hulla, el Coque, el Grafito, el Diamante, los Fullerenos , los Nanotubos de Carbono y recientemente descubierto el Grafeno, que estaremos nombrando en detalla sus propiedades y futuras aplicaciones.1

De todos los tipos de carbono la hulla es el más abundante contiene entre un 45 yun 85% de carbono. Es tipo de carbono se originó en la era primaria, es una roca sedimentaria formada descomposición y carbonificación de la materia vegetal de los bosques y pantanos. La hulla se utilizó en los siglos 18 y 19 como combustible para máquinas de vapor. 1

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Figura 1. Imagen de la Hulla. 1
Al calentar la Hulla a temperaturas muy altas obtenemos el Coque. El Coque es unmaterial bien liviano y poroso, el uso industrial es muy importante en la fabricación de hierro. El Coque más importante y costoso es el Coque de Petróleo. 2

Figura 2. El Coque. 1

Unas de las formas alotrópicas más estables es el grafito. El grafito se componen de múltiples láminas de átomos de carbono (grafeno), en la figura 4 se pueden observar las distintas capas. Estas laminas están unidaspor fuerzas mediante enlaces de van der Waals. El grafito tiene propiedades eléctricas, térmicas y mecánicas pero estas propiedades cambian dependiendo donde se haga la medida. Por esto es que se dice que el grafito tiene grado de anisotropía. 1, 3

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A presiones elevadas se pueden obtener diamantes sintéticos debido a que el diamante tiene una densidad más elevada que el grafito, la densidaddel grafito es 2.5 cm -3, la densidad del diamante es 3.51 cm -3. 5

Figura 3. El mineral de Grafito. 1


Figura 4. Estructura de red en capas infinita del grafito (múltiples capas de grafeno). 6

El Diamante tiene una estructura cristalina tridimensional, existen varias clases de diamantes. Entre los tipos de diamantes tenemos el diamante cúbico que es la más común, como se muestra lafigura 5. También podemos encontrar el diamante Lonsdaleita, este tipo de diamante fue descubierto para la década de los 60. La estructura del diamante Lonsdaleita se muestra en la figura 6. 1,3 En el diamante no existen orbitales pi des localizados, el diamante es un buen aislante. 5

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Figura 5. Estructura de Diamante Cúbico. 1

Figura 6. Estructura de Diamante Lonsdaleita. 1

Losfullerenos fueron descubiertos en 1985, pero no solo se descubrió una sola molécula lo fue que se descubrió una familia de fullerenos. Se nombró fulleronos en nombre de R. Buckminster Fuller, y al primer miembro de este grupo C60 se le llama buckyesferas. Todos los fullereno son moleculares y el grupo incluye C60, C70, C76, C78, C80 y C84 etc. 4 El premio nobel de química de 1996, fue otorgado a los...