esquivel_nuñez_fco_javier_2º_A_programaciòn_t_4_tendencias_tecnolocias_en_el_uso_del_grafeno_17_mayo_2016.
Tendencias
Tecnologicas En El Uso Del Grafeno
El grafeno es una
sustancia formada por carbono puro, con átomos dispuestos en 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 solo 0,77 miligramos. Se
considera 100 veces más fuerte que el acero y su densidad es aproximadamente la
misma que la de la fibra de carbono, y es aproximadamente cinco veces más
ligero que el aluminio.
En este sentido, al grafeno se le ha definido como hidrocarburo
policíclico infinitamente alternante de
anillos de solo seis átomos de carbono. La molécula más grande de este tipo
contiene 222 átomos de carbono o 37
¿Cómo es el Grafeno?
Es un material muy duro, resistente, flexible y muy ligero; lo que permite moldearlo según las necesidades de cada caso. Conduce muy bien tanto el calor como la electricidad; y permanece en condiciones muy estables cuando se le somete a grandes presiones.
El grafeno es capaz de generar electricidad a través de la energía solar, lo que le convierte en un material muy prometedor en el campo de las energías limpias.
El grafeno tiene una capa atómica de carbono con un
átomo de espesor con una distribución en celosía como el nido de una abeja. A
pesar de tener algunas imperfecciones, según los investigadores, es perfecto en
un 90%.
El
proceso utilizado para estampar conexiones eléctricas metálicas en los
microprocesadores, por ejemplo, ejerce una tensión que puede provocar el fallo
de los chips. Precisamente, el grafeno ha sido el material que mejor ha
soportado todo este procedimiento.
Propiedades destacadas
Entre las propiedades
destacadas de este material se incluyen:
Ø Es extremadamente duro: 100 veces más resistente que una hipotética
lámina de acero del mismo espesor
Ø Es transparente.
Ø Hace reacción química con otras sustancias para
producir compuestos de diferentes propiedades. Esto lo dota de gran potencial
de desarrollo.
Ø Genera electricidad al ser alcanzado por la luz
Ø Razón superficie/volumen muy alta que le otorga
un buen futuro en el mercado de los supercondensadores.
Ø Se puede dopar introduciendo impurezas para
cambiar su comportamiento primigenio de manera que, por ejemplo, no repela el
agua o que incluso cobre mayor conductividad.
Ø Se autorrepara; cuando una lámina de grafeno
sufre daño y se quiebra su estructura, se genera un ‘agujero’ que ‘atrae’
átomos de carbono vecinos para así tapar los huecos.
Ø En su forma óxida absorbe residuos radiactivos.
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. 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 Gueim y
Novosiólov consiguiesen aislar el grafeno a temperatura ambiente.
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
campo (FET). La dificultad de utilizar grafeno estriba en la producción del
mismo material en el sustrato adecuado. Investigadores están indagando métodos
tales como transferencia de hojas de grafeno desde grafito (exfoliación) o
crecimiento epitaxial (como la
grafitización térmica de la superficie del carburo de silicio
Aplicación en medicina
Un equipo de científicos de la
Universidad de Manchester han demostrado que el óxido de grafeno, una forma
modificada del grafeno, actúa como agente anticancerígeno que se dirige
directamente a las células cancerosas. Gracias a esto el grafeno podría ser
usado para disminuir tumores y prevenir la propagación del cáncer. Claro, es un
descubrimiento que requiere aún más estudios.
Esto es muy importante, ya que
a día de hoy el tratamiento actual consiste en eliminar las células de la zona
afectada, tanto las malas como las buenas. Con la ayuda del grafeno se podrían
eliminar solo las células malignas, causando menos efectos secundarios en el
paciente.
Técnicas de producción del grafeno
El problema principal que
impide la explotación del grafeno es que la producción de grandes muestras es
limitada. Las diferentes técnicas tradicionales de fabricación por orden
ascendente de escalabilidad son:
Ø Exfoliación con cinta adhesiva: "Scotch
Tape"
Ø Deposición desde la fase vapor: "CVD
(Chemical Vapor Deposition)"
Ø Exfoliación con disolventes: "Liquid Phase
Exfoliation"
Ø Mediante descarga de arco eléctrico y generación
de plasma
Ø Oxidación-Reducción
