ciencia

ARTÍCULO

EL GRAFENO. UNA AVENTURA ESPACIAL, hecha a base de
preguntas
EL PREMIO NOBEL DE FÍSICA PARA 2010
Máximo Barón (FCEN-UB)
Para el tema corresponde hablar de estos seňores:

Andre Geim
Oleg Novoselov
Ambos fueron galardonados con el Premio Nobel de Física para 2010 “por sus trabajos
pioneros en el desarrollo del grafeno, un material bidimensional cuyas láminas solo tienen
elespesor de un átomo de carbono”. Según lo que dijo la Real Academia de Ciencias de
Suecia.
PERO, aquí cabe preguntarse: ¿QUE COSA ES EL GRAFENO?
ASÍ LLAMARON SUS DESCUBRIDORES A LA DELGADA CAPA DE ÁTOMOS DE
CARBONO DENSAMENTE EMPAQUETADA EN UNA ESTRUCTURA SEMEJANTE
A LA DEL BENZENO
Es possible que al hacerlo tuvieron in mente la imagen del benceno obtenida con el
microscopio electrónico debarrido (Scanning Electron Microscope)

Pero aquí surge otra pregunta: ¿es possible la existencia de átomos en un espacio de dos
dimensiones?
Hoy es lo más natural, y en tres dimensiones también. Pero no siempre fue así. Y la historia
empieza en 1872 con J. H. van’t Hoff. Que, dicho sea de paso fue el primer Premio Nobel
de Química en 1901.

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1852-1911
van’t Hoff era un joven químicoholandés que, intrigado por la forma en la que se
representaban las estructuras de los compuestos químicos, tuvo la “peregrina” idea de sacar
las fórmulas del plano. Como se las representaba hasta la década de los años 70 del siglo
XIX .
Esta es la página pertinente de su trabajo en la que se ve, con toda claridad, como véia el
pasaje de las formulas planas a las espaciales, particularmente enel el caso del carbon para
el que propuso la ya clásica distribución tetrahédrica de sus cuatro valencias.

Apareció en un folleto en 1872 con el nombre de “La Chimie dans
L’Espace”
Pero la propuesta enfureció a Adolph Wilhem Hermann Kolbe (18181882)

Que no vaciló en emitir una opinión contundente y hasta diría feroz

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Un tal Dr. H. van ‘t Hoff, de la Escuela Veterinaria de Utrecht,no tiene,
aparentemente, ningún interés por la investigación química rigurosa. Le ha parecido
más cómodo montarse en Pegaso (tomado prestado, al parecer, de la Escuela
Veterinaria) y proclamar en su “La chimie dans l’espace” cómo le parece que los átomos
se disponen en el espacio cuando está subido al Monte Parnaso, que ha alcanzado
mediante un atrevido vuelo.
Hoy sabemos que van’t Hofftenía razón, pero ya lo había visto hasta Lord Kelvin que, en
su Robert Boyle Lecture en Oxford el 16 de mayo de 1893, imaginó posibles estructuras
cristalinas de lo mas curiosas. Vale recodar sus propias palabras al respecto.

APPENDIX H
ON THE MOLECULAR TACTICS OF A CRYSTAL
My subject this evening is not the physical properties of the crystals, not even their
dynamics, it is merely thegeometry of the structure – the arrangement of the
molecules in the constitution of the crystal.
Este es un muy curiosos anticipo de lo que habría de venir más de medio siglo
más tarde
LA MOLÉCULA DE BUCKMINSTERFULLERENO

Harold Kroto, Robert Curl y Richard Smalley- Premio Nobel de
Química para 1992

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El célebre buckmisterfullerene o buckyball con las uniones simples en rojo y las
dobles enamarillo

Del diamante ya sabemos bastante, sin embargo del grafito muy poco salvo que
sirve para hacer minas de lápiz y electrodos, pero tiene otras propiedades que
apenas se empezaron a sospechar en la década de los años 40
En efecto, P. R. Wallace. En su trabajo En The Band Theory of Graphite. Phys.
Rev. 71, 622 (1947), mediante cálculos teóricos, predijo la existencia de la banda
deconducción del grafito. Poco más tarde J. W. McClure, en el trabajo en Band
Structure of Graphite and de Haas-van Alphen Effect, Phys. Rev. 108, 612–618
(1957 analizó la estructura de bandas del grafito aplicando la fórmula de
susceptibilidad para bandas en general de Lifschitz y Kosevich.
Pero no hubo más novedades hasta 2004 cuando apareció el trabajo que este año
fue galardonado con el...