En esta ocasión, Bolívar Silva, profesor de Química de nuestra carrera nos trae un post muy interesante sobre el grafeno. ¿Conocen algo sobre este material?
El uso de los recursos naturales a lo largo del tiempo han permitido cubrir las principales necesidades del hombre; sin embargo, ese mismo uso ha producido grandes problemas como la contaminación ambiental, el aumento de enfermedades, etc.
El hombre en su afán de encontrar soluciones a estos problemas se encuentra siempre investigando, buscando alternativas que le permitan vivir mejor.
A lo largo de la historia se han descubierto y sintetizado materiales que por sus características han servido en diferentes campos de la industria. Uno de los elementos químicos que forman parte de estos materiales es el Carbono, componente fundamental de seres animales y vegetales y cuyas formas alotrópicas: diamante, grafito y carbono amorfo son altamente utilizadas. (Herráez). Recientemente se han descubierto nuevos alótropos del carbono como son los fullerenos, los nanotubos y los grafenos. (Tinnesand, 2102)
De las propiedades y aplicaciones del grafeno hablaremos en este artículo por sus impresionantes propiedades mecánicas y electrónicas.
El grafeno es un material que proviene del grafito, fue aislado recién en el año 2004 por Andre Geim y Konstantin Novoselov en la Universidad de Manchester por tal razón fueron acreedores del premio Nobel de Física en el 2010 (Diaz del Castillo, 2012)
PROPIEDADES
- Es un material trasparente y tan denso que ni siquiera el helio puede atravesarlo.
- Es 200 veces más resistente que el acero y más duro que el diamante.
- Es igual de ligero y más flexible que las fibras de carbono.
- Es un excelente conductor térmico y eléctrico.
- Es capaz de soportar radiaciones ionizantes.
- Prácticamente no tiene efecto Joule (pérdida de energía cinética de los electrones en forma de calor) por lo que se calienta menos al conducir los electrones.
- Almacena grandes cantidades de energía (Menéndez & Blanco, 2014)
APLICACIONES DEL GRAFENO
En microelectrónica por su facilidad para transmitir datos a gran velocidad, pantallas flexibles, sensores, células fotovoltaicas, en sistemas de almacenamiento de energía y como refuerzo estructural en la industria aeronáutica y del automóvil y en el campo de la salud como biosensores y transporte de fármacos.
Se han desarrollado prototipos de transistores de microprocesadores de grafeno diez veces más rápidos que los de silicio. Se han desarrollado discos duros capaces de almacenar 1000 veces mayor información que los actuales.
El grafeno por su alta conductividad eléctrica y su transparencia se utilizará en la construcción de celdas fotovoltaicas flexibles que prometen ser más eficientes que las elaboradas con silicio
Se están desarrollando sensores a base de grafeno con mayor sensibilidad y selectividad que permitirán detectar metales pesados y compuestos orgánicos tóxicos en agua y aire con un alto grado de detección.
Las aplicaciones biomédicas son muy prometedoras, su elevada área superficial, pureza química y la facilidad de incorporar biomoléculas a su estructura, permitirá su uso en el transporte y liberación controlada de fármacos y genes. El grafeno químicamente funcionalizado, es decir modificado y compatible con nuestras células, puede conducir a dispositivos ultrasensibles capaces de detectar glucosa, colesterol, hemoglobina y ADN (Menéndez & Blanco, 2014).
Estructura Molecular del Grafeno (Nández, 2013)
¿Será entonces que estamos en presencia de un súper material? Imaginemos que dentro de poco tengamos procesadores súper veloces, teléfonos súper finos con baterías de larga duración, pantallas flexibles que podamos llevar a todo lado, ropa revestida con grafeno para evitar las radiaciones ionizantes, las paredes de las casas y de los edificios revestidas con grafeno para producir energía eléctrica, chips que al ser introducidos en nuestro organismo permitan conocer valores exactos de glucosa, colesterol, etc. En realidad, ¡eso tendremos que verlo!
Bolívar Silva, MSc.
Bibliografía
Diaz del Castillo, F. (2012). Introducción a los Nanomateriales. Retrieved 11 06, 2015, from http://olimpia.cuautitlan2.unam.mx/pagina_ingenieria/mecanica/mat/mat_mec/m6/Introduccion%20a%20los%20nanomateriales.pdf
Herráez, A. (n.d.). Retrieved 11 06, 2015, from http://webcache.googleusercontent.com/search?q=cache:http://www.cdlmadrid.org/cdl/archivospdf/ciencias/estructuras-carbono.pdf
Menéndez, R., & Blanco, C. (2014). El Grafeno. CSIC.
Nández, C. (28 de Octubre de 2013). Revolución 3.0. Recuperado el Octubre de 2015, de http://revoluciontrespuntocero.com/sera-el-grafeno-el-material-del-futuro/
Tinnesand, M. (2102, Octubre). Retrieved 11 08, 2015, from https://www.acs.org/content/dam/acsorg/education/resources/highschool/chemmatters/spanishtranslations/chemmatters-oct2012-graphene-spanish.pdf