Grafeno
Páginas: 28 (6904 palabras)
Publicado: 14 de octubre de 2012
EL GRAFENO
El grafeno es una estructura laminar plana, de un átomo de grosor, compuesta por átomos de carbono densamente empaquetados en una red cristalina en forma de panal de abejas mediante enlaces covalentes que se forman a partir de la superposición de híbridos sp2 de los carbonos enlazados.
Situando muchos panales uno sobre otro, se obtiene grafito. Si se enrolla una porción de una deesas láminas en forma de esfera, como un balón de futbol, se producen fullerenos, unas moléculas de tan gran interés que a sus descubridores se les concedió Nobel de Química del año 1996.
HISTORIA
Pese a que podamos creer que el grafeno es un invento muy actual, en realidad ha sido conocido y descrito desde hace al menos medio siglo. El enlace químico y su estructura se describierondurante la década de 1930, mientras la estructura de bandas electrónica fue calculada por primera vez por Wallace en 1949.La palabra grafeno fue oficialmente adoptada en 1994, después de haber sido usada de forma indistinta para las monocapas de grafito, en el campo de la ciencia de superficies.
Fue en el año 2004 cuando el grupo de Manchester y otro ruso, el del Dr. Kostya Novoselov, delInstituto para la Tecnología de la Microelectrónica en Chernogolovka, Rusia, publicaron en la revista Science los primeros hallazgos sobre este material. En el año 2005, junto con otros investigadores holandeses e, independientemente, Philip Kim y sus colaboradores de Columbia University, exploraron algunas de las propiedades del grafeno.
En 2010, dos científicos rusos, Andre Geim y KonstantinNovoselov, ambos investigadores de la Universidad de Manchester, fueron galardonados con el premio Nobel de física por sus estudios pioneros sobre el grafeno. Estos dos investigadores estaban en la búsqueda de un cristal bidimensional de Carbono.
En cada plano, como ya hemos dicho, los átomos están unidos mediante enlaces covalentes híbridos sp2 en una red hexagonal .
Cada una de estas capas esjustamente un cristal de grafeno. El enlace covalente en el grafeno es muy fuerte, pero en el grafito la interacción entre capas es mucho más débil. Por esa razón Geim y Novoselov utilizaron puntas de lápiz para obtener grafeno.
El proceso de obtención del grafeno fue muy sencillo. Doblaron una cinta adhesiva para separar delgadas capas de grafito, las cuales se disolvieron con acetona paradepositarse sobre una superficie de oxido de silicio. Finalmente se analizó el producto resultante, usando diversas técnicas, para comprobarse que la capa resultante, en muchos casos, era un plano con el espesor correspondiente a un átomo.
PROPIEDADES DEL GRAFENO
Algunas de las propiedades que presenta el grafeno son las siguientes:
• Alta elasticidad y dureza.
• Alta conductividadeléctrica y térmica.
• Una gran resistencia superando incluso la del acero.
• Es muy ligero, como la fibra de carbono, pero más flexible.
• Es transparente.
El grafeno puede reaccionar químicamente con otras sustancias para formar compuestos con propiedades diferentes, lo que dota a este material de gran potencial de desarrollo.
• Soporta radiación ionizante.
•Estructura laminar muy fina (de perfil no se ve, puesto que posee una longituda de anchura de tan solo un átomo).
• Es estable a temperatura ambiente.
APLICACIONES DEL GRAFENO
Blindaje
Para que podamos hacernos una idea de la dureza del grafeno, Jaffrey Kysar y James Hone, propusieron una curiosa analogía. Hone comparó las pruebas realizadas por su equipo con poner unacubierta de plástico sobre una taza de café y medir la fuerza que requeriría pinchar esa cubierta con un lapicero. Pues bien, según explicó Hone, si en lugar de plástico lo que se pusiera sobre la taza de café fuera una lámina de grafeno, después situáramos encima un lápiz, y en lo alto de éste colocáramos un automóvil que se sostuviera en equilibrio sobre él, la lámina de grafeno ni se inmutaría....
El grafeno es una estructura laminar plana, de un átomo de grosor, compuesta por átomos de carbono densamente empaquetados en una red cristalina en forma de panal de abejas mediante enlaces covalentes que se forman a partir de la superposición de híbridos sp2 de los carbonos enlazados.
Situando muchos panales uno sobre otro, se obtiene grafito. Si se enrolla una porción de una deesas láminas en forma de esfera, como un balón de futbol, se producen fullerenos, unas moléculas de tan gran interés que a sus descubridores se les concedió Nobel de Química del año 1996.
HISTORIA
Pese a que podamos creer que el grafeno es un invento muy actual, en realidad ha sido conocido y descrito desde hace al menos medio siglo. El enlace químico y su estructura se describierondurante la década de 1930, mientras la estructura de bandas electrónica fue calculada por primera vez por Wallace en 1949.La palabra grafeno fue oficialmente adoptada en 1994, después de haber sido usada de forma indistinta para las monocapas de grafito, en el campo de la ciencia de superficies.
Fue en el año 2004 cuando el grupo de Manchester y otro ruso, el del Dr. Kostya Novoselov, delInstituto para la Tecnología de la Microelectrónica en Chernogolovka, Rusia, publicaron en la revista Science los primeros hallazgos sobre este material. En el año 2005, junto con otros investigadores holandeses e, independientemente, Philip Kim y sus colaboradores de Columbia University, exploraron algunas de las propiedades del grafeno.
En 2010, dos científicos rusos, Andre Geim y KonstantinNovoselov, ambos investigadores de la Universidad de Manchester, fueron galardonados con el premio Nobel de física por sus estudios pioneros sobre el grafeno. Estos dos investigadores estaban en la búsqueda de un cristal bidimensional de Carbono.
En cada plano, como ya hemos dicho, los átomos están unidos mediante enlaces covalentes híbridos sp2 en una red hexagonal .
Cada una de estas capas esjustamente un cristal de grafeno. El enlace covalente en el grafeno es muy fuerte, pero en el grafito la interacción entre capas es mucho más débil. Por esa razón Geim y Novoselov utilizaron puntas de lápiz para obtener grafeno.
El proceso de obtención del grafeno fue muy sencillo. Doblaron una cinta adhesiva para separar delgadas capas de grafito, las cuales se disolvieron con acetona paradepositarse sobre una superficie de oxido de silicio. Finalmente se analizó el producto resultante, usando diversas técnicas, para comprobarse que la capa resultante, en muchos casos, era un plano con el espesor correspondiente a un átomo.
PROPIEDADES DEL GRAFENO
Algunas de las propiedades que presenta el grafeno son las siguientes:
• Alta elasticidad y dureza.
• Alta conductividadeléctrica y térmica.
• Una gran resistencia superando incluso la del acero.
• Es muy ligero, como la fibra de carbono, pero más flexible.
• Es transparente.
El grafeno puede reaccionar químicamente con otras sustancias para formar compuestos con propiedades diferentes, lo que dota a este material de gran potencial de desarrollo.
• Soporta radiación ionizante.
•Estructura laminar muy fina (de perfil no se ve, puesto que posee una longituda de anchura de tan solo un átomo).
• Es estable a temperatura ambiente.
APLICACIONES DEL GRAFENO
Blindaje
Para que podamos hacernos una idea de la dureza del grafeno, Jaffrey Kysar y James Hone, propusieron una curiosa analogía. Hone comparó las pruebas realizadas por su equipo con poner unacubierta de plástico sobre una taza de café y medir la fuerza que requeriría pinchar esa cubierta con un lapicero. Pues bien, según explicó Hone, si en lugar de plástico lo que se pusiera sobre la taza de café fuera una lámina de grafeno, después situáramos encima un lápiz, y en lo alto de éste colocáramos un automóvil que se sostuviera en equilibrio sobre él, la lámina de grafeno ni se inmutaría....
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