GRAFENO

 

El Grafeno

En realidad, el grafeno es un alótropo del carbono, como lo son el diamante y el grafito; ya que los tres materiales están formados por el mismo elemento químico, pero su apariencia material y propiedades son distintas; así que las propiedades del grafeno se deben a la distinta organización de los átomos de carbono en el espacio.

En los sólidos cristalinos como los metales o el diamante, los átomos se organizan en una estructura tridimensional periódica en el espacio, adquiriendo formas geométricas regulares, dichas estructuras se llaman estructuras reticulares cuya representación abstracta es una red de Bravais, en la cual los átomos se representan mediante puntos geométricos, identificándose 14 redes básicas.

Sin embargo, para una estructura en dos dimensiones solo se distinguen 5 tipos de redes distintas, las cuales se muestran a continuación:

El último tipo de red es la hexagonal, es el tipo de arreglo que presenta el grafeno; el cual presenta un átomo en cada vértice del polígono más un átomo central. Pero estrictamente solo hay 3 átomos en esta celda unitaria. ¿Por qué? Porque cada átomo de cada vértice, en realidad es compartido por otras tres celdas unitarias; es decir, solo se considera 1/3 de cada átomo en cada vértice completando un total de 2, más el átomo central del hexágono, se tienen por lo tanto tres.

Ventajas del Grafeno

Como ya se mencionó, el grafeno tiene muchas propiedades increíbles: propiedades eléctricas, ópticas, térmicas, etcétera, todas ellas se encuentran en un solo material. El grafeno es al mismo tiempo un conductor eléctrico, ópticamente transparente y mecánicamente flexible; su transparencia cubre una amplia gama del espectro electromagnético: desde el infrarrojo hasta el ultravioleta. ¿Recuerdas las pantallas y el celular transparentes que utilizaba Tony Stark en las sagas de Marvel? Pues será posible fabricarlas utilizando grafeno, además de que dichas pantallas serán muy delgadas y además enrollables; por lo que no te será tan complicado transportar tus pantallas de un lugar a otro o guardar tu teléfono celular sumamente liviano en tu bolsillo, quizás puedas transportar hasta tu laptop en él y cuando la desdobles podrás tener una pantalla de 50 pulgadas o más.

El grafeno tiene un alto potencial tanto en investigación fundamental como en aplicaciones. Como mencionamos antes, ofrece un buen campo de juego para los estudios fundamentales de la mecánica cuántica, como el efecto Hall cuántico a temperatura ambiente, los efectos de la relatividad, como los fermiones de Dirac sin masa, etc.

Hay muchos productos que contienen grafeno, que ya se encuentran en el mercado, entre los cuales se pueden : baterías, drones, pantallas flexibles y táctiles, auriculares, altavoces, computadoras, motocicletas, autos, calzado y equipo deportivo, conexiones de telecomunicaciones, vendajes antibacterianos y materiales ortopédicos.

El grafeno, al estar constituido por carbono, el cual es el elemento más abundante en el universo, es, por lo tanto: barato, ecológico y sustentable.

Aún se debe investigar mucho en cuanto a su compatibilidad con otros materiales en las diversas aplicaciones potenciales, por ejemplo, en las aplicaciones del silicio el cual ha dominado el mercado de los semiconductores y paneles solares, existe la posibilidad de que el grafeno al ser bidimensional y con estructura plana pueda integrarse con relativa facilidad en la tecnología convencional existente y quizás puedan fabricarse paneles solares que se usan como recubrimiento del vidrio de las ventanas de los grandes edificios y de esta manera reducir el consumo de electricidad obtenida por termoeléctricas o plantas nucleares.

Desventajas del Grafeno

Aunque el grafeno es un material muy resistente a escala atómica, y en este sentido podríamos decir que es más resistente que el acero, no es aplicable a la fabricación de objetos macroscópicos como las puertas a prueba de robo, ya que el grafeno no manifiesta la misma resistencia a este nivel.

A pesar de la conductividad eléctrica que exhibe el grafeno, aún no puede sustituir al silicio en la fabricación de paneles solares, actualmente aún es cara la obtención de grafeno con la calidad que se requiere para su uso en la obtención de energía solar.

Aunque tiene aplicaciones potenciales en su uso como componente de sensores, hasta el momento aún no existen métodos de pasivación que lo protejan contra la humedad, la temperatura y la oxidación del medio ambiente.

Aún no es posible la producción a escala industrial de grafeno de calidad.

A pesar de que el grafeno es un excelente conductor de tipo monocapa, existen otros materiales en el mercado de tipo multicapa más económicos.

https://youtu.be/VrAHB3XeonQ

El grafeno es buena opción mala opción, más información aquí.