Grafeno

Grafeno

El grafeno es una sustancia formada de 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 sólo 0,77 miligramos. Se considera 200 veces más fuerte que el acero y 200 veces menos pesado.

Es un alótropo del carbono, un teselado hexagonal plano (comopanal de abeja) formado por átomos de carbono y enlaces covalentes que se generan a partir de la superposición de loshíbridos sp2 de los carbonos enlazados.

El Premio Nobel de Física de 2010 se les otorgó a Andréy Gueim y a Konstantín Novosiólov por sus revolucionarios descubrimientos acerca de este material.

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 tipo P perpendicular al plano de los híbridos. El solapamiento lateral de dichos orbitales da lugar a formación de orbitales de tipo π. Algunas de estas combinaciones propician un gigantescoorbital molecular deslocalizado entre todos los átomos de carbono que constituyen la capa de grafeno.

El nombre proviene de intercambio –en el vocablo grafito– de sufijos: «ito» por «eno»: propio de los carbonos con enlaces dobles. En realidad, la estructura delgrafito puede considerarse una pila de gran cantidad de láminas de grafeno superpuestas.3 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.

En el grafeno la longitud de los enlaces carbono-carbono es de aproximadamente 142 pm (picómetros). Es el componente estructural básico de todos los demás elementos grafíticos, incluidos el propio grafito, los nanotubos de carbono y losfullerenos.

A esta estructura también se le puede considerar una molécula aromática extremadamente extensa en las dos direcciones espaciales. Es decir, sería el caso límite de una familia de moléculas planas de hidrocarburos aromáticos policíclicosdenominada grafenos.

Propiedades destacadas

Entre las propiedades destacadas de este material se incluyen:

• Es extremadamente duro: 100 veces más resistente que una hipotética lámina de acero del mismo espesor

• Es muy flexible y elástico.

• Es transparente.

• Autoenfriamiento (según algunos científicos de la Universidad de Illinois). [cita requerida]

• Conductividad térmica y eléctrica altas.

• Hace reacción química con otras sustancias para producir compuestos de diferentes propiedades. Esto lo dota de gran potencial de desarrollo.

• Sirve de soporte de radiación ionizante.

• Tiene gran ligereza, como la fibra de carbono, pero más flexible.

• Menor efecto Joule: se calienta menos al conducir los electrones.

• Para una misma tarea que el silicio, tiene un menor consumo de electricidad.

• Genera electricidad al ser alcanzado por la luz.

• Razón superficie/volumen muy alta que le atorga un buen futuro en el mercado

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