EL GRAFENOO

1. EL GRAFENO

2. El 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.

3. Descripción
 El grafeno perfecto se constituye
exclusivamente de celdas hexagonales; las
celdas pentagonales o heptagonales son
defectos. Ante la presencia de una celda
pentagonal aislada, el plano se arruga en
forma cónica; la presencia de 12
pentágonos crearía un fulereno. De la
misma forma, la inserción de
un heptágono le daría forma de silla.
Losnanotubos de carbono de pared única
son cilindros de grafeno.

4. Propiedades
 Entre las propiedades más destacadas de este material se
incluyen:
 Algunos científicos de la Universidad de ilinois en Michigan
aseguran que tiene propiedades de auto enfriamiento.
 Alta conductividad térmica y eléctrica.4
 Alta elasticidad y dureza.
 Resistencia (200 veces mayor que la del acero).5
 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.6

5. Descrito en la década de 1930
 El repentino aumento del interés científico por
el grafeno puede dar la impresión de que se
trata de un nuevo material. La realidad, sin
embargo, es que el grafeno ha sido conocido
y descrito desde hace al menos medio siglo.
El enlace químico y su estructura se
describieron durante la década de 1930,
mientras la estructura de bandas electrónica
fue calculada por primera vez por Wallace en
1949.8 La palabra grafeno fue oficialmente
adoptada en 1994, después de haber sido
usada de forma indistinta con monocapa de
grafito, en el campo de la ciencia de
superficies.

6. Aplicación en electrónica
 El grafeno tiene propiedades ideales para ser utilizado
como componente en circuitos integrados. El grafeno
tiene una alta movilidad de portadores, así como un bajo
nivel de ruido, lo que permite que sea utilizado como
canal en transistores de efecto de campo (FET). La
dificultad de utilizar grafeno estriba en la producción del
mismo material, en el substrato adecuado. Los
investigadores están buscando métodos como la
transferencia de hojas de grafeno desde el grafito
(exfoliación) o el crecimiento epitaxial (como la
grafitización térmica de la superficie del carburo de silicio
- Sic). En diciembre de 2008, IBM anunció que habían
fabricado y caracterizado transistores operando a
frecuencias de 26GHz.13 En febrero del 2010, la misma
IBM anunció que la velocidad de estos nuevos
transistores alcanzaba los 100 GHz.14
 En septiembre del 2010 se alcanzaron los 300 GHz15

7. Descubren que el grafeno
genera electricidad x la luz
 El material hecho de una lámina del
grosor de un átomo de carbono puede
anotarse otra propiedad: tiene una gran
respuesta termoeléctrica frente a la luz.
Es decir: al ser alcanzado por luz de
cualquier longitud de onda, puede
producir una corriente eléctrica.

8. podría ayudar a crear células
solares
 Un nuevo dispositivo que combina el grafeno
con nano estructuras metálicas especiales
podría llevar a la fabricación de mejores
células solares y sistemas de comunicaciones
ópticas. Esto, al menos, es lo que afirman
investigadores del Reino Unido que han
medido un aumento de 20 veces la cantidad
de luz capturada por el grafeno cuando está
cubierto por esas nano estructuras. El trabajo
proporciona evidencias adicionales de que el
material podría ser ideal para la fabricación de
dispositivos fotónicos y optoelectrónicos.

9. Hasta 2024 el Grafeno podría
sustituir al Silicio
 James D. Meindl, responsable del centro de
investigación de nano electrónica del Georgia
Instituto of Technology, cree que el grafeno no
sustituirá al Silicio de los componentes y
dispositivos comerciales hasta dentro de
unos 12 años, es decir, hasta que no
alcancemos un punto muerto en nuestros
procesos de fabricación y no podamos
miniaturizar más nuestros diseños. Si bien las
investigaciones marchan a buen ritmo, el uso
del grafeno implicaría cambios en los
procesos de fabricación (y en los instrumentos
utilizados) que tendrían que mejorarse
sustancialmente.

10. El grafeno un material con
posibilidades infinitas
 La concesión del Nobel de Física, el año pasado, a dos
jóvenes investigadores rusos por obtener grafeno de la
punta de un lápiz, ha impulsado el desarrollo este
innovador material, hasta el punto que la Comisión
Europea lo ha elegido como uno de los seis proyectos
Flagship que optan a estar entre los dos que serán
financiados por la Unión Europea en el campo de las
tecnologías de la información en la próxima década.
 Una veintena de grandes empresas multinacionales -del
calibre de IBM, Nokia o Texas Instruments- se han
reunido en la sede del Consejo Superior de
Investigaciones Científicas (CSIC), para dar a conocer
sus infinitas posibilidades y determinar su 'hoja de ruta' en
relación con conseguir esos 1.000 millones de
euros que la Comisión destinaría a su investigación en
los próximos 10 años.

11. Preparación del grafeno
 Obtenido por primera vez en 2004
 Obtenido por primera vez en 2004
 Las tres formas principales de obtener grafeno son:
 Las tres formas principales de obtener grafeno son:
 Exfoliación mecánica (celo). Es un método sencillo y
 Exfoliación mecánica (celo). Es un método sencillo y
 barato, pero de bajo rendimiento (1/1000) y lento (3-
 barato, pero de bajo rendimiento (1/1000) y lento (3-
 4 h por lámina de grafeno en SEM)
 4 h por lámina de grafeno en SEM)
 Crecimiento epitaxial sobre sustratos de Csi en horno
 Crecimiento epitaxial sobre sustratos de Csi en horno
 a elevada temperatura y ultra vacío. Poco viable por
 a elevada temperatura y ultra vacío. Poco viable por
 las condiciones de operación
 las condiciones de operación
 A partir de óxido de grafito.
 A partir de óxido de grafito

12. Preparación de grafeno
vía
 óxido de grafito
 óxido de grafito
 Deseamos obtener láminas de grafeno exfoliadas y en disolución (industria), pero
 Deseamos obtener láminas de grafeno exfoliadas y en disolución (industria), pero
 el grafito es hidrófobo y con sus láminas unidas por fuerzas de Van der Walls.
 el grafito es hidrófobo y con sus láminas unidas por fuerzas de Van der Walls.
 Por ello se oxida el grafito a óxido de grafito, cuyas láminas de carbono están
 Por ello se oxida el grafito a óxido de grafito, cuyas láminas de carbono están
 funcionalidades con grupos hidrofilos como hidroxilos, epoxis y carbonilos. Estas
 funcionalidades con grupos hidrofilos como hidroxilos, epoxis y carbonilos. Estas
 láminas se dispersan fácilmente en agua (ultrasonidos) obteniendose láminas
 láminas se dispersan fácilmente en agua (ultrasonidos) obteniendose láminas
 individuales de óxido de grafeno, que se pueden reducir químicamente (hidracina,
 individuales de óxido de grafeno, que se pueden reducir químicamente (hidracina,
 plasma de Hidrógeno) para obtener láminasde óxido de grafeno.
 plasma de Hidrógeno) para obtener láminasde óxido de grafeno

13. POTENCIALES
APLICACIONES
 Los nanocomposites de grafeno
 Los nanocomposites de grafeno
 son mucho más baratos que los de
 son mucho más baratos que los de
 nanotubos, y pueden formar films
 nanotubos,y pueden formar films
 que se pueden utilizar en
 que se pueden utilizar en
 aplicaciones electrónicas como
 aplicaciones electrónicas como
 EMI (interferencia
 EMI (interferencia
 electromagnetica) y ESD
 electromagnetica) y ESD
 (disipación de carga electrostática),
 (disipación de carga electrostática),
 ya que en los films se crea una red
 ya que en los films se crea una red
 de electronesde transporte