El actual mineral mas importante del mundo: 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 su densidad es aproximadamente la misma que la de la fibra de carbono, siendo, aproximadamente, 5 veces más ligero que el acero.

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

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

Nombre completo Andréy Konstantínovich Gueim

Nacimiento 21 de octubre de 1958 (56 años)

Bandera de la Unión Soviética Sochi, USSR

Residencia Mánchester, Reino Unido

Nacionalidad ruso-neerlandes

Instituciones Universidad de Nimega

Universidad de Mánchester

Alma máter Instituto de Física y Tecnología de Moscú

Estudiantes destacados Konstantín Novosiólov

Conocido por Trabajos sobre el grafeno junto con Konstantín Novosiólov

Premios destacados Premio Ig Nobel de física en 2000, junto a Michael Berry 

Premio Nobel de Física en 2010, junto a Konstantín Novosiólov

Nombre completo Konstantín Serguéievich Novosiólov

Nacimiento 23 de agosto de 1974 (40 años)

Bandera de la Unión Soviética Nizhny Tagil, USSR

Residencia Mánchester, Reino Unido

Nacionalidad rusa - británica

Campo Física

Instituciones Instituto de Física y Tecnología de Moscú

Universidad de Mánchester

Supervisores Jan Kees Maan,

doctorales Andréy Gueim

Conocido por  Trabajos sobre el grafeno junto con Andréy Gueim.

Premios destacados Premio europeo de física en 2008

Premio Nobel de Física en 2010, junto con Andréy Gueim

Grafeno, el descubrimiento.

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 los fullerenos.

Explicación básica de las propiedades del Grafeno.

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).

•           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 de los supercondensadores.
•      Se puede dopar introduciendo impurezas para cambiar su comportamiento primigenio de manera que, por ejemplo, no repela el agua o que incluso cobre mayor conductividad.
•           Se autorepara; cuando una lámina de grafeno sufre daño y se quiebra su estructura, se genera un ‘agujero’ que ‘atrae’ átomos de carbono vecinos para así tapar los huecos.
•           Posible uso futuro en preservativos.
•          En su forma óxida absorbe residuos radioactivos.

Otras propiedades interesantes desde el punto de vista teórico.

•          Comportamiento como cuasipartículas sin masa de los electrones que se trasladan sobre el grafeno. Son los denominados fermiones de Dirac, que se mueven a velocidad constante, de manera independiente de su energía (como ocurre con la luz), en este caso a unos 106 m/s. A este respecto, la importancia del grafeno consiste en que propicia el estudio experimental de este comportamiento, predicho teóricamente hace más de 50 años.

•       Efecto Hall cuántico, por el cual la conductividad perpendicular a la corriente toma valores discretos, o cuantizados. Esto permite medirla con suma precisión. La cuantización implica que la conductividad del grafeno nunca puede ser nula (su valor mínimo depende de la constante de Planck y de la carga del electrón).

•      Efecto Hall cuántico fraccionario.

•      (Debido a las propiedades anteriores) Movilización libre de los electrones por toda la lámina del grafeno: no quedan aislados en zonas de las que no puedan salir. Es el efecto conocido como localización de Anderson, que representa un problema en sistemas bidimensionales con impurezas.

•      Transparencia casi completa y densidad tal que ni siquiera las moléculas de helio, que son las más pequeñas que existen, podrían atravesarlo.

•      Aunque no deja pasar el helio, sí permite paso al agua: en un recipiente de grafeno cerrado se evapora prácticamente a la misma velocidad que si estuviese abierto.

Recreación de lo que sucederá durante los próximos

50 años, gracias al Grafeno.

   Muchos os preguntareis, o afirmareis a vosotros mismos que todo esto no es posible, que es ciencia ficción que solo en la películas es posible. Quizás el próximo vídeo os ayude abriros la mente a la nueva tecnología como se hace camino.

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