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El grafeno es una de las formas alotrópicas del carbono que consiste en una capa monoatómica de carbón empacados estrechamente en una red bidimensonial en forma de panal de abeja. El grafeno presenta una estructura hexagonal repetitiva formada por 6 carbonos enlazados por la superposición de sus orbitales sp2. Dejando en cada carbono un electrón libre en un orbital p. Julian fanghanel; Pablo Quijano
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El grafeno es una de las formas alotrópicas del carbono que consiste en una capa monoatómica de carbón empacados estrechamente en una red bidimensonial en forma de panal de abeja.
El grafeno presenta una estructura hexagonal repetitiva formada por 6 carbonos enlazados por la superposición de sus orbitales sp2. Dejando en cada carbono un electrón libre en un orbital p.
Julian fanghanel; Pablo Quijano
La distancia de enlace entre los carbonos es de 0.142 nm
Los ángulos de enlace son de 120°
A partir del grafeno se puede formar fullerenos, grafito y nanotubos de carbono
Las hojas de grafeno se apilan para formar grafito a una distancia interplanar de 0.335 nm.
Algunos lo consideran como el sistema aromático más grande.
El grafeno inestable cuando su tamañao es menor a 20 nm (menos de 6000 carbonos) y es más estable cuando su tamaño es mayor a 24,000 carbonos
Las hojas de grafeno son ligeramente más inestables que el grafeno curveado
En 1947 Phillip Wallace propuso teóricamente como un caso límite de una estructura de grafito
En 1984 Gord Semenoff, David De Vincenzo y Eugene Mele hablaron acerca de la gran conductividad que tendría el grafeno debido a ser un material 2D
En 1987 se acuña el nombre de grafeno por S. Mouras
En 2003 Kostya Novoselov y Adre Geim logran aislar por primera vez al grafeno
El grafeno es considerado como un semimetal con cero traslape con una muy alta conductividad. Un semimetal es un material cuyas bandas de conducción y bandas de valencia tienen un ligero traslape.
En el grafeno, se sabe que en el punto de Dirac, los electrones y los huecos tiene una masa efectiva de cero. Esto quiere decir que su velocidad dentro del grafeno puede llegar a ser una centésima la velocidad de la luz. (velocidad de arrastre de otros materiales es mucho menor)
El movimiento de electrones en 2 dimensiones lo hace practico para estudios cuánticos como el efecto hall cuántico, o el efecto túnel Klein.
El grafeno es un conductor térmico perfecto. Con una conductividad > 5000 W/m/K.
Conducción térmica balística es isotrópica.
Esto es muy practico ya que para decrecer el tamaño de los aparatos electrónicos se requiere de mejor disipación del calor.
El grafeno es el o uno de los materiales mas duros que se conocen hasta la fecha, mas duro que el diamante y 300 veces mas duro que el acero.
La fuerza máxima de tensión soportada excede 1TPa
A pesar de su gran fuerza ese material puede estirarse un 20% de su tamaño original.
Densidad de 0.77mg/m^3
Aun siendo tan delgado el grafeno no es transparente , absorbe el 2.3% de la luz blanca. Que es un muy alto porcentaje.
El grafeno como el grafito puede adsorber y desorber varios átomos y moléculas.
Los compuestos débilmente adsorbidos causan un cambio en la concentración de portadores de carga.
Es un material razonablemente inerte.
Ingeniería biológica ◦ Desarrollo de sensores bioeléctricos para medir
niveles de glucosa, hemoglobina, colesterol e incluso para decodificar la secuencia del DNA
◦ Uso como antibiótico y tratamiento contra el cáncer.
◦ Puede ser utilizado en el proceso de regeneración de tejidos.
Electrónicas ◦ Transistores de alta velocidad
◦ Tiene las propiedades idóneas para producir circuitos integrados.
En el 2011 IBM creó el primer circuito integrado a base de grafeno que soportaba frecuencias hasta de 100GHz.
Producción de celdas solares más eficientes
Uso como piezoelectrico ◦ Estudios de simulación de DFT predicen que
depositando ciertos elementos como “adatoms” presenta propiedades piezoelectricas
Creación de nuevos materiales ◦ Se puede mezclar con plásticos para crear
materiales con propiedades físicas especificas (aumentar su dureza y resistencia) con el fin de reemplazar los metales en la manufactura de aviones, automóviles, etc. reduciendo su peso y su uso de combustble
Electroquímicos
El grafeno es un material idóneo para crear electrodos pues es un buen conductor, relativamente inerte, ligero, fuerte, flexible y tiene un área de superficie muy alta ◦ Producción de baterías, y celdas de
combustible ◦ Producción de aparatos electrocrómicos. ◦ Uso como electrodos transparentes
Estos materiales son necesarios para la produccion de touchscreens, LCD, celdas orgánicas fotovoltaicas, etc.
◦ Producción de ultracapacitores y supercapacitores
Método de exfoliación /El método tradicional de la cinta adhesiva y la transferencia a un substrato. (contraste óptico con el substrato adecuado)
Método de deposición de vapores químicos (CVD) usando metano como fuente de carbono y cobre como substrato.
Métodos de síntesis usados en el IIM. (Arco Y cátodo circular plano de grafito)
• Utilización de grafeno y nanotubos de carbono/fullerenos (1D y 0D) como piezo eléctricos.
