miércoles, 9 de mayo de 2012

Todo sobre el grafeno. Propiedades exóticas y utilidades tecnológicas e industriales. Seminario del Dr.Francisco Guinea.




LA HISTORIA DEL GRAFENO

El grafeno no es el único material derivado del carbono que ha suscitado el interés de los investigadores. En el proceso en el que este fue descubierto y en el que se han ido conociendo sus propiedades, otros materiales han sido hallados.

Desde los años 60-70 son conocidos los compuestos intercalares del grafito (láminas de grafeno separadas por metales. Este poseía unas cualidades exóticas como el ser muy buenos conductores, en relación al número de electrones que circulaban por su interior.

Entre los años 70 y 80, se descubrieron diversos polímeros orgánicos, siendo el más famoso el poliacetileno, que permitía variar su composición. Siendo un aislante en su estado natural, que puede ser transformado en metálico a través de moléculas dopantes.

En los años 80, se descubrieron los nanotubos de carbono, los cuales son básicamente grafeno enrollado, y comparte una serie de propiedades con el grafeno, como su gran resistencia, y que se siguen estudiando por tratarse de materiales con muchas posibles aplicaciones.

También en los años 80 se descubrieron las moléculas del Carbono 60 y otras más grandes que llamaron cebollas de carbono, compuestas de grafeno en forma esférica (Fulereno).

Estas últimas moléculas, fueron descubiertas en el espacio, a través de su espectro de emisión, y dedujeron que la estructura del fulereno tendría que ser esférica, lo que tiempo después sería confirmado al ser sintetizado en laboratorios terrestres.

El grafeno ya era conocido al principio de las investigaciones de los 60-70, aunque por entonces era considerado como contaminación de carbono, no preocupándose de aislarlo para su estudio.

La noticia del grafeno surgió con dos artículos de la revista Science por un grupo de investigación cuyo objetivo no era la búsquedadel grafeno, sino la de conseguir láminas lo más delgadas posibles de materiales en general.

El problema de crear láminas muy finas en la escala nanométrica, era la pérdida de propiedades de los materiales. Pero al probar con el grafito, se dieron cuenta de que era muy fácil conseguir capas muy finas de hasta un átomo de grosor, como comprobarían tiempo después. Pero además, destacaba este, por poderse manipular fácilmente sus propiedades eléctricas. Esto condujo a los investigadores a ganar el premio nobel del año 2010.


Los artículos, fueron inicialmente rechazados por la revista Nature, quienes tras el éxito del grafeno, admitirían tímidamente su error publicando, que el grafeno no era un material milagro, aunque si era muy prometedor, por lo que habría que trabajar mucho para que los proyectos pudieran hacerse realidad.

La laminación, se conseguía inicialmente, pegando y despegando una tira de cinta adhesiva en un trozo de grafito, como puede verse en el video anterior

Actualmente, los fragmentos de grafeno se colocan en una plancha metálica para formar láminas mayores y son arrancadas posteriormente.

PROPIEDADES EXÓTICAS DEL GRAFENO:

Entre las principales y más llamativas propiedades del grafeno, nos encontramos las siguientes:
  • Puede llegarse a láminas de solo un átomo de espesor.
  • Tiene unos enlaces extraordinariamente rígidos. El hecho de que solo posea un elemento, evita la aparición de defectos estructurales como grietas que en otros materiales, son la causa de su rotura. Aspecto único en un material de estas características.
  • El grafeno es metálico, pudiéndose inducir electrones, teniendo movilidades electrónicas extraordinariamente altas en comparación con los conductores convencionales. Además independientemente de la temperatura, la movilidad electrónica se mantiene. Se ha alcanzado una movilidad de electrones de 10 elevado a 8 electrones por cm2.
  • Es impermeable a todos los elementos, incluso al helio.
  • El grafeno es elástico, es un material bidimensional. ¿Y qué le ocurren a los átomos cuando deformamos la lámina?. Al producirse estas deformaciones, generan el mismo efecto que un campo magnético ficticio sobre los electrones del grafeno. Es decir, mueven las trayectorias de los electrones. Los reflectan de la misma forma que lo haría un campo magnético ficticio. Un efecto muy exótico, que ha sido comprobado experimentalmente. El hecho de poder cambiar de trayectoria a los electrones a partir de las tensiones aplicadas, puede ser utilizado para generar dispositivos electrónicos desconocidos hasta la fecha, e imposibles de construir con cualquier otro tipode material.
  • Puede ser estirado de forma reversible hasta un20% sin sufrir ningún tipo de deformación.
  • Tiene el record de conductividad térmica.
  • Al ser un material puro, los electrones pueden circular libremente sin riesgo de colisión con impurezas, pudiendo dar lugar a la construcción de dispositivos impensables hasta la fecha.
  • Puede existir un magnetismo intrínseco al grafeno, aunque aún se está investigando.
  • Y muchas otras propiedades exóticas que aun están en fase de investigación.
APLICACIONES:

La posibles aplicaciones del grafeno, abarcan prácticamente todo el ámbito tecnológico e industrial:

Aislantes, composites, industria aeronáutica, secuenciación del ADN en biotecnología, almacenamiento de carga para super condensadores y baterías de muy poca masa, etc, etc.



LA INDUSTRIA APUESTA YA POR EL GRAFENO


SEMINARIO SOBRE GRAFENO

Dr. Francisco Guinea: Doctor y Profesor de la Universidad Autónoma de Madrid
Investigador en el Consejo Superior de Investigaciones Científicas
Profesor invitado en la Universidad de California, Universidad de Michigan,
Universidad de Boston y otros centros de investigación en Europa, EEUU y Asia.
Premio Nacional de Investigación
Mas de 300 publicaciones.
- Lineas de investigación:
  1. Modelos de nuevos materiales y dispositivos
  2. Semiconductores superconductores y materiales magnéticos
  3. Compuestos basados en el carbono como el grafeno

Fuentes: Seminario del Doctor Francisco Guinea. (Ver seminario en el video anterior)





No hay comentarios:

Publicar un comentario en la entrada

Historial de entradas

Seguidores

Mi foto
Admin: Héctor M.G., Productor: Pelayo M. G. troglobioman@gmail.com