Propiedades del grafeno

Grafeno


Representación artística del grafeno.


Micrografía HRTEM (High Resolution Transmission Electron Microscopy) de 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 esun alótropo del carbono, un teselado hexagonal plano (como panal de abeja) formado por átomos de carbonoy enlaces covalentes que se generan a partir de la superposición de los híbridos sp2 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.1 2
Mediante lahibridación sp2 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 sp2, y forman el esqueleto de enlaces covalentes simples de la estructura.
El electrón sobrante se aloja en un orbital atómico de tipo «p»perpendicular al plano de los híbridos. El solapamientolateral de dichos orbitales da lugar a formación de orbitales de tipo π. Algunas de estas combinaciones propician un gigantesco orbital molecular deslocalizado entre todos los átomos de carbono que constituyen la capa de grafeno.
El nombre proviene de intercambio –en el vocablo grafito– de sufijos: «ito» por «eno»: propio de los carbonos con enlacesdobles. En realidad, la estructura del grafito puede considerarse una pila de gran cantidad de láminas de grafeno superpuestas.3 Los enlaces entre las distintas capas de grafeno apiladas se deben a fuerzas de Van der Waals e interacciones de los orbitales π de los átomos de carbono.


Estructura cristalina del grafito. Se ilustran las interacciones de las diversas capas de anillosaromáticoscondensados.
En el grafeno, la longitud de los enlaces carbono-carbono es de aproximadamente 1,42 Å (ångstroms). Es el componente estructural básico de todos los demás elementos grafíticos, incluidos el propio grafito, los nanotubos de carbono y los fullerenos.
A esta estructura también se le puede considerar una molécula aromática extremadamente extensa en las dos direcciones espaciales. Es decir,sería el caso límite de una familia de moléculas planas de hidrocarburos aromáticos policíclicos denominada grafenos.
Índice
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1 Descripción
2 Propiedades destacadas
2.1 Otras propiedades interesantes desde el punto de vista teórico
3 Se descubrió durante el decenio de 1930
4 Aplicaciones en electrónica
5 Técnicas de producción del grafeno
6 Grafeno en el espacio
7 Compañías yuniversidades punteras en la investigación del grafeno
8 Véase también
9 Referencias
10 Enlaces externos
[editar]Descripción
El grafeno perfecto está constituido exclusivamente por celdas hexagonales. Celdas pentagonales o heptagonales corresponden a defectos. Ante una celda pentagonal aislada, el plano se arruga en forma cónica. La presencia de 12 pentágonos crearía un fullereno. La inserciónde un heptágono le aportaría forma de silla. Los nanotubos de carbono de pared única son cilindros de grafeno.
En el compendio tecnológico de la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC) se establece:
Anteriormente, se han utilizado para el término grafeno descripciones como capas de grafito, capas de carbono u hojas de carbono. [...] No es correcto utilizar, para una sola capa, untérmino que incluya el término grafito, que implica una estructura tridimensional. El término grafeno debe ser usado sólo cuando se trata de las reacciones, las relaciones estructurales u otras propiedades de capas individuales.
En este sentido, al grafeno se le ha definido como hidrocarburo aromático policíclico infinitamente alternante de anillos de sólo seis átomos de carbono. La molécula...