lunes, 11 de julio de 2011

DEL GRAFITO AL GRAFENO

Las propiedades de los materiales dependen no sólo de su composición química y de su estructura, sino también del tamaño y forma de sus partículas. Si el tamaño de sus partículas es menor a un “tamaño crítico” (escala nanométrica), las propiedades de los materiales (ópticas, mecánicas, térmicas, eléctricas, magnéticas y químicas) son diferentes. Así, es posible preparar nuevos materiales, con nuevas propiedades y aplicaciones, controlando el tamaño y forma de las partículas de materiales conocidos.

Esto ha llevado a la aparición y consolidación de un área del conocimiento llamada “nanociencia y nanotecnología”, un campo interdisciplinario en el que participan físicos, químicos, matemáticos, ingenieros, etc. El prefijo “nano” se usa para designar la milmillonésima parte (109) de cualquier magnitud. Los nanomateriales son aquellos que poseen por lo menos una dimensión dentro de la escala de tamaño nanométrico, es decir, entre 1 y 100 nanómetros. El término NANOTECNOLOGÍA fue acuñado por el japonés Norio Natiguchi en 1974, para diferenciar lo que ocurre en la nanoescala de aquello de escalas mayores (microescala). En 1996 se concedió el Premio Nobel de Química a Kroto, Curl y a Smalley por su colaboración en el descubrimiento de estos compuestos, cuyas propiedades aún están siendo intensamente estudiadas.

Los materiales tradicionales formados por átomos de carbono son el grafito y el diamante. En 1985 se descubrió una tercera forma: los “fullerenos” que están formados por átomos de carbono unidos en forma hexagonal, como un “panel de abejas”, con un carbono en cada vértice y que puede formar esferas (“buckyesferas”), o cilindros (“nanotubos” o “buckytubos”) o elipsoides. Se los llamó “fullerenos” en homenaje al arquitecto norteamericano Buckminster Fuller quien empleó con éxito la cúpula geodésica en la arquitectura, sus obras más célebres son los “domos geodésicos”.


El Premio Nobel de Física 2010 fue concedido a André Geim y Konstantin Novoselov, profesores de la Universidad de Manchester, por la preparación y estudio del “grafeno”, una molécula plana de gran superficie que, según afamados científicos de hace unos 70 años, no podía existir por ser inestable termodinámicamente. Su nombre proviene de GRAFITO + ENO, porque se trata de una sola de las láminas que forman el grafito y es el componente estructural básico del grafito y los fullerenos.

El grafeno es una lámina muy fina con un número inmenso de anillos aromáticos fusionados y con el grosor de un solo átomo de carbono. Es el material más fuerte y más duro del mundo, además de ser un excelente conductor del calor y la electricidad. Según el Comité del Premio Nobel, una hipotética hamaca de un metro cuadrado de grafeno perfecto, soportaría un gato de 4 kilogramos. La hamaca pesaría 0,77 miligramos - menos que el peso de los bigotes del gato – y sería prácticamente invisible. 




El grafeno es un semiconductor que permite construir dispositivos electrónicos mucho más diminutos (a escala nanométrica). Sus innumerables aplicaciones pueden revolucionar la industria en virtud de sus propiedades singulares: es ligero y extraordinariamente flexible; de gran elasticidad y dureza; su resistencia es 200 veces superior a la del acero; conductividad térmica superior a la de cualquier otro material; conductividad eléctrica tan alta como la del cobre; más eficiente que el silicio al conducir electrones; es tan transparente y tan denso que ni siquiera los átomos de helio – los más pequeños que existen en estado gaseoso y sin combinar- pueden atravesarlo.

Por ahora, se sabe que el grafeno podría utilizarse como componente de los circuitos integrados. Se estima que su principal aplicación sería reemplazar al silicio en muchos transistores y microprocesadores. Sin embargo, la fiebre del grafeno recién ha empezado y en unos cuantos años ya podría revolucionar la electrónica y participar en el desarrollo de nuevos materiales.

BIBLIOGRAFÍA
-      Química Nova, Vol 30, Nº 6, 1469-1479, 2007.
-      Revista de la Academia Colombiana de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales.- Vol XXXII, Nº 123 Junio 2008.- pág. 213-233.
-      http://es.wikipedia.org/wiki/Grafeno
MSc. Elsa Huamán Paredes <ehuaman @ lamolina.edu.pe>
Departamento de Química. U. Nacional Agraria La Molina


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