GRAFENO

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.