Grafeno: el futuro de los materiales

MATERIALES

El material perfecto combinaría la ligereza de la fibra de carbono, la flexibilidad de un elastómero y la dureza del diamante. Imposible? No… bueno, al menos no del todo. Les presento al Grafeno, un material nacido para ser perfecto. Si bien se empezó a conocer hace más de 80 años, puedo asegurarles que aún tiene mucho camino por recorrer en el mundo de los materiales.

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 repentino aumento del interés científico por el grafeno puede dar la impresión de que se trata de un material nuevo. En realidad se conoce y se ha descrito desde hace más de medio siglo. El enlace químico y su estructura se describieron durante el decenio de 1930. P. R. (Philip Russell) Wallace calculó por primera vez (en 1949) la estructura electrónica de bandas. Al grafeno se le prestó poca atención durante décadas al pensarse que era un material inestable termodinámicamente ya que se pensaba que las fluctuaciones térmicas destruirían el orden del cristal dando lugar a que el cristal 2D se fundiese. Bajo este prisma se entiende la revolución que significó que Novoselov y Geim consiguiesen aislar el grafeno a temperatura ambiente. 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.

Entre las propiedades destacadas de este material se incluyen:

·          Es muy flexible

·          Es transparente

·          Autoenfriamiento

·          Conductividad térmica y eléctrica altas.

·          Elasticidad y dureza elevadas.

·          Muy alta dureza: 200 veces mayor que la del acero, casi igual a la del diamante.

·          Reacción química con otras sustancias para producir compuestos de diferentes propiedades. Esto lo dota de gran potencial de desarrollo.

·          Soporte de radiación ionizante.

·          Gran ligereza, como la fibra de carbono, pero más flexible.

·          Menor efecto Joule: se calienta menos al conducir los electrones.

·          Para una misma tarea que el silicio, menor consumo de electricidad.

Las propiedades del grafeno son ideales para utilizarlo como componente de circuitos integrados. Está dotado de alta movilidad de portadores, así como de bajo nivel de «ruido». Ello permite que se le utilice como canal en transistores de efecto de campo (FET). Además, se lo conoce por la posibilidad de producir las primeras pantallas flexibles en el mercado.

La dificultad de utilizar grafeno estriba en la producción del mismo material en el sustrato adecuado. Además tiene una gran desventaja con respecto al silicio (conductor por excelencia): el grafeno carece de una banda de resistividad, propiedad esencial que le es inherente al silicio. Eso implica que el grafeno no puede dejar de conducir electricidad: no se puede apagar.

Como hoy es feriado nacional en mi país no haremos juego de preguntas el día. Sin embargo, están invitados a dejar cualquier comentario en el blog!!

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