GRAFENO

ÍNDICE
1.
2.
3.
4.
5.
6.

Composición
Estructura
Propiedades fisico-químicas
Utilidad en medicina
Utilidad en la industria
Bibliografía

1. COMPOSICIÓN DEL GRAFENO
El grafeno está formado por átomos de carbono. Podría decirse
que el carbono es el elemento químico más fascinante de la tabla
periódica. Puede existir en diferentes formas, de las cuales la más común
es el grafito,el mismo que se utiliza para la fabricación de la mina de los
lápices que utilizamos a diario. El grafito consiste en un apilamiento de
láminas de carbono de un solo átomo de espesor, en las que dichos
átomos se encuentran dispuestos siguiendo una estructura hexagonal.
Siempre se creyó que estas láminas de grafito no se podían producir
de manera aislada. Este hecho, sin embargo, sorprendiócuando en 2004
Novoselov, Geim y sus colaboradores mostraron no sólo que era posible
aislar una de dichas láminas de grafito, sino que, además, eran estables.
Cada una de estas láminas aisladas es lo que se conoce como grafeno.

2. ESTRUCTURA
La estructura es magnífica: es el primer material cristalino en dos
dimensiones.
El grafeno es una monocapa de átomos de carbono empaquetados
en unacompacta estructura hexagonal (panal de abeja y bidimensional
(2D), con una distancia carbono-carbono de 0.142 nanómetros (es decir,
0.142·10-9 m).

(estructura de panal de abeja)

(estructura de grafeno)

El grafeno es la unidad elemental básica necesaria para construir
todos los materiales grafíticos de las demás dimensiones. Por ejemplo, el
grafeno se puede enrollar en estructuras 1D,dando lugar a los nanotubos
de carbono.

Asimismo, se puede arquear en estructuras de cero dimensiones
(estructuras puntuales, 0D), como es el caso de los fulerenos. Y,
finalmente, se pueden apilar sucesivamente una sobre otra dando lugar al
grafito tridimensional (3D).

3. PROPIEDADES FISICO-QUÍMICAS.
El grafeno presenta múltiples propiedades:
• Una lámina de grafeno tiene un espesorde 3.35 Å (es decir, 3.35·1010
m). Un cabello humano tiene un diámetro en el rango 0.02-0.200
mm (esto es, 2-200·10-5 m). Por tanto, el grafeno es 100.000 veces
más delgado que el cabello más fino.
• El grafeno es un material ultraligero. Tiene una densidad de,
únicamente, 0.77 mg/m2. Así, una hipotética hamaca con 1 m2 de
superficie hecha de grafeno pesaría 0.77 mg, esto es, menos de 1
mg.• El grafeno tiene una resistencia mecánica de 42 N/m. Existe una
gran variedad de aceros, con un amplio rango de propiedades
mecánica. Elijamos una hipotética lámina del acero más resistente,
del mismo espesor que el grafeno (es decir, 3.35·10-10 m). Ésta
lámina tendría una resistencia de 0.40 N/m. Por tanto, el grafeno es
100 veces más resistente que el más resistente de los aceros.
•Teniendo en cuenta el espesor del grafeno, su conductividad
eléctrica es 0.96·106 (Ω·m)-1. La conductividad del cobre es
0.60·106 (Ω·m)-1 y la del silicio es 100·106 (Ω·m)-1 Por tanto, el
grafeno conduce la electricidad mejor que el cobre y,
asombrosamente, 100 veces mejor que el silicio.
• La conductividad térmica del grafeno se ha medido, y se encuentra
en un valor de, aproximadamente, 5000Wm-1K-1. El cobre presenta
un valor de 400 Wm-1K-1 a temperatura ambiente. Por tanto, el
grafeno conduce 100 veces mejor el calor que el cobre.

• En cuanto a propiedades ópticas, el grafeno es un material casi
transparente, ya que absorbe casi 2.3% de la intensidad de la luz
blanca que llega a su superficie. Esta propiedad, unida a la
flexibilidad, ha abierto la posibilidad d fabricarcircuitos flexibles y
transparentes.
• Más propiedades increíbles: los electrones se comportan en el
grafeno como ondas (a diferencia de como lo hacen en el silicio y
metales, en los que se comportan como bolas de goma), los
investigadores pueden utilizarlo como una plataforma para
observar el comportamiento de las partículas, algo reservado hasta
ahora al mundo de la Física de la materia...