GRAFENO
ESTRUCTURA
Mediante la hibridación sp2 se explican mejor
los ángulos de enlace, a 120°, de la estructura hexagonal del grafeno. Como
cada uno de los carbonos contiene cuatro electrones de valencia en el estado
hibridado, tres de esos electrones se alojan en los híbridos sp2, y forman el
esqueleto de enlaces covalentes simples de la estructura.
El electrón sobrante se aloja en un orbital
atómico de tipo «p» perpendicular al plano de los híbridos. El solapamiento
lateral de dichos orbitales da lugar a la formación de orbitales de tipo π.
Algunas de estas combinaciones propician un gigantesco orbital molecular
deslocalizado entre todos los átomos de carbono que constituyen la capa de
grafeno.
En realidad, la estructura del grafito puede
considerarse una pila de gran cantidad de láminas de grafeno superpuestas. Los
enlaces entre las distintas capas de grafeno apiladas se deben a fuerzas de Van
der Waals e interacciones de los orbitales π de los átomos de carbono.
APLICACIONES MÁS
DESTACADAS
Las propiedades del grafeno lo hacen un
material idóneo para múltiples aplicaciones en tecnología, sobre todo en
electrónica en la fabricación de circuitos integrados. Se supone que las
características del grafeno pueden hacer posible construir procesadores mucho
más rápidos que los actuales.
Esta rapidez se ha puesto ya en práctica en
la fabricación de transistores de efecto de campo construidos con grafeno.
Estos transistores además aprovechan la alta movilidad de portadores con bajo
nivel de ruido que presenta el grafeno.
Entre las aplicaciones potenciales del
grafeno se pueden citar como las más interesantes:
• Destilación de etanol a temperatura
ambiente para combustible y consumo humano.
• Detectores ultrasensibles de gas.
• Moduladores ópticos.
• Transistores de grafeno.
• Circuitos integrados más rápidos y
eficientes.
• Electrodos transparentes.
• Dispositivos electrocrómicos.
• Células solares.
• Desalinazación.
• Aplicaciones antibacterianas.
El principal problema actual en la aplicación
del grafeno es su producción. Actualmente las investigaciones en la producción
del grafeno van por la exfoliación del grafito transfiriendo hojas de grafeno
desde el grafito y por crecimiento epitaxial.
A parte del problema de la producción de
grafeno en cantidades y coste asumibles para su uso, existen otros argumentos
para asegurar que el grafeno no reemplazará al siliceo en los dispositivos
electrónicos ni es la panacea tecnológica con la que a menudo se presenta. Por
ejemplo, el grafeno no presenta resistividad (resistencia eléctrica) con la que
sí cuenta el siliceo. Esta falta de resistencia eléctrica hace que el grafeno
no pueda dejar de conducir electricidad, lo que puede ser un gran
inconveniente.
Científicos famosos en el campo de la
tecnología, como el físico Walt De Heer, apoyan el uso del grafeno como un
nuevo material con el que se podrán hacer cosas que el siliceo no puede hacer
pero que en ningún caso será sustituto, de hecho De Heer afirma “Nadie que
conozca el mundillo puede decir esto seriamente”.
DESVENTAJAS DEL
GRAFENO
El grafeno puede
aportar muchas ventajas, ojala se cumplan todas las previsiones de todo lo que
se podrá llegar a conseguir. Sin embargo se ha encontrado un talón de Aquiles
para este material, y no es tan fuerte como se creía.
Un equipo de
científicos de la Universidad de Rice
encontró que en los límites de los anillos donde se interrumpe la matriz
regular de unidades hexagonales (seis átomos) el grafeno tiene la mitad de la
fuerza.
Además las hojas del
material cultivado en un laboratorio casi nunca tienen una estructura de
hexágonos perfectos. Por lo general las hojas tienen protuberancias llamadas
“granos de grafeno”. Cuando esos granos se colocan bajo tensión estos defectos
comienzan a dar problemas.
Por lo que se tiene
que seguir estudiando para perfeccionar
el grafeno y poder utilizarlo sin problemas.
