Estudiante

Sobre el grafeno, del que ya hemos hablado otras veces, esta vez por el premio Nobel
Publicado el 10 octubre 2010 ¬ 11:05 amh.mscComentarios desactivados
El Nobel de física de este año 2010 ha recaído sobre Andre Geim y Konstantin Novoselov por sus trabajos sobre el grafeno. Los medios de comunicación se han llenado la boca comentando las maravillosas propiedades del grafeno, y lo han colocadocomo un material completamente nuevo con un futuro más que prometedor, de modo que hoy toca bajar de las nubes y explicar qué es realmente el grafeno, cuándo se descubrió, cómo obtenerlo y para qué creemos que nos puede servir.

[pic]   Andre Geim y Konstantin Novoselov    Fuente

Definición y descubrimiento
El grafeno no es más que una red bidimensional de átomos de carbono. Suena extrañotener algo bidimensional en un mundo de tres dimensiones, pero realmente lo es, puesto que su espesor es de un único átomo. Así pues tenemos una serie de carbonos formando una red hexagonal, tal y como podéis ver en la simulación inferior, cuyo espesor es un único átomo.

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Lo cierto es que el grafeno de material nuevo tiene bastante poco. El compuesto ya fue estudiado hace más de un siglo,llegándose incluso a calcular la estructura de sus bandas electrónicas, y lo que es más sorprendente, se llegó incluso a observar en 1948 con un microscopio electrónico de transmisión (TEM) la estructura de unas pocas láminas de grafeno (1). Ahora ya se pueden obtener imágenes de una única lámina como es el caso de la siguiente fotografía tomada en el 2009 también con un TEM (2). Se observaperfectamente la red de hexágonos con una distancia interatómica de 0,14 nm, es decir, en un centímetro entrarían 140 millones de átomos de carbono. Esto implica una alta densidad de átomos y hace que ni siquiera el helio pueda atravesar la red de grafeno.

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Y es que realmente lo único que apareció durante estos últimos años es el nombre del material, grafeno, que fue introducida por primeravez en 1994 para denominar a las monocapas de grafito, porque efectivamente, el grafito que tenemos todos en las minas de nuestros lapiceros no es más que la superposición de muchas capas bidimensionales de grafeno. Por tanto sí, has tenido entre tus manos el material que ha dado lugar al premio Nobel de física y ni te habías parado a pensar en ello. Y quizá sea esto lo que distinga a los buenosfísicos de los que no lo son. A pesar de que el grafeno lleva con nosotros muchísimos años, Geim y Novoselov reciben el premio Nobel ahora porque lograron obtener en el 2004 una única capa de grafito, es decir grafeno, y medir algunas de sus propiedades eléctricas (3). Aunque sabiendo cómo obtuvieron esa lámina de grafeno a uno le surgen dudas sobre el asunto, y es que lo único que hicieron fuecoger una cinta adhesiva y a base de repeticiones conseguir sacar del grafito una única capa de grafeno. En términos un poco más de andar por casa y de forma simplificada. Pintáis con lápiz en una hoja de papel, pegáis un poco de celofán y luego lo despegáis. En la pequeña capa que queda pegada en el celofán están vuestras láminas de grafeno. Sorprendente, ¿verdad?


Electrónica del grafeno
Yahemos visto qué es el grafeno, cuándo se descubrió y cómo se obtuvo por primera vez. Por tanto nos queda hablar de sus propiedades. Lo cierto es que son realmente interesantes y pueden dar lugar a buenos resultados, pero está lejos de ser la panacea de la electrónica como muchos han dicho estos días.


La característica más interesante del grafeno tiene que ver con la conductividad eléctrica. Comoya sabéis, una forma de clasificar los materiales es según lo bien que conduzcan la electricidad: aislantes, conductores y semiconductores. Pues bien, resulta que el grafeno no es ninguna de las 3, sino que comparte características entre los conductores y los semiconductores. De hecho, en las simulaciones informáticas se puede ver como dependiendo del número de cadenas surge unas propiedades u...