Grafeno

El grafeno es una alotropía del carbono; la cual consiste en un teselado hexagonal plano (como un panal de abeja) formado por átomos de carbono y enlaces covalentes que se formarían a partir de la superposición de los híbridos sp² de los carbonos enlazados.


El premio nobel de física de 2010 fue otorgado a Andre Geim y Konstantin Novoselov por sus  evolucionarios descubrimientos sobre el material bidimensional grafeno.


La hibridación sp² es la que mejor explica los ángulos de enlace, a 120°, de la estructura hexagonal. Como cada uno de los carbonos tiene cuatro electrones de Valencia en el estado hibridado, tres de esos electrones se alojarán en los híbridos sp², formando el esqueleto de enlaces covalentes simples de la estructura y el electrón sobrante, se alojará en un orbital atómico de tipo p perpendicular al plano de los híbridos. La solapación  lateral de dichos orbitales es lo que daría lugar a la formación de orbitales de tipo π. Algunas de estas combinaciones, entre otras, darían lugar a un gigantesco orbital molecular deslocalizado entre todos los átomos de carbono que constituyen la capa de grafeno.


El nombre proviene de Grafito + Eno . En realidad, la estructura del grafito puede considerarse como una pila de un gran número de láminas de grafeno superpuestas. Los enlaces entre las distintas capas de grafeno apiladas se debe a fuerzas de Van der Waals e interacciones entre los orbitales π de los átomos de carbono.

En el grafeno, la longitud de los enlaces carbono-carbono es de aproximadamente 1,42 Å. Es el componente estructural básico de todos los demás elementos grafíticos incluyendo el grafito ,los nanotubos de carbono y los fulerenos. Esta estructura también se puede considerar como una molécula aromática extremadamente extensa en las dos direcciones del espacio, es decir, sería el caso límite de una familia de moléculas planas de hidrocarburos aromáticos policiclicos llamada grafenos.

Entre las propiedades más destacadas de este material se incluyen:

• Algunos científicos de la Universidad de Ilinois en Míchigan aseguran que el grafeno tiene propiedades de auto enfriamiento.
• Alta conductividad térmica y eléctrica.
• Alta elasticidad y dureza.
• Resistencia (200 veces mayor que la del acero).
• El grafeno puede reaccionar químicamente con otras sustancias para formar compuestos con diferentes propiedades, lo que dota a este material de gran potencial de desarrollo.
• Soporta la radiación ionizante.
• Es muy ligero, como la fibra de carbono, pero más flexible.
• Menor efecto Joule; se calienta menos al conducir los electrones.
• Consume menos electricidad para una misma tarea que el silicio.
• Genera electricidad al ser alcanzado por la luz.

Otras propiedades interesantes desde el punto de vista teórico son las siguientes:

• Los electrones que se trasladan sobre el grafeno se comportan como cuasipartículas sin masa. Son los llamados fermiones de Dirac. Dichos fermiones se mueven a una velocidad constante independientemente de su energía (como ocurre con la luz), en este caso a unos 10⁶ m/s. La importancia del grafeno, en este aspecto, consiste en estudiar experimentalmente este comportamiento que había sido predicho teóricamente hace más de 50 años.
• El grafeno presenta un efecto llamado efecto Hall cuántico, por el cual la conductividad perpendicular a la corriente toma valores discretos, o cuantizados, permitiendo esto medirla con una precisión increíble. La cuantización implica que la conductividad del grafeno nunca puede ser cero (su valor mínimo depende de la constante de Planck y la carga del electrón).
• Debido a las propiedades anteriores, los electrones del grafeno pueden moverse libremente por toda la lámina y no quedarse aislados en zonas de las que no pueden salir (efecto llamado localización de Anderson, y que es un problema para sistemas bidimensionales con impurezas).
• Es casi completamente transparente y tan denso que ni siquiera el átomo de helio, cuyos átomos son los más pequeños que existen (sin combinar en estado gaseoso) puede atravesarlo.
• Aun no dejando pasar el helio, sí deja pasar el agua, que estando en un recipiente de grafeno cerrado, se evapora prácticamente a la misma velocidad que si estuviese abierto. 

Aquí os dejo con unos vídeos del Grafeno:


http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=zrQz1CQO8yo


http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=R383f5wN7oo

http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=yc8qYXG5Snk