Grafeno: material revolucionario para la electrónica

¿Grafeno? ¿Y eso qué es? Este martes 5/10/2010, la Academia Sueca otorgó el Premio Nobel de Física a dos rusos "que lograron aislar"* un material llamado grafeno. Como en su día sorprendería el plástico, este nuevo descubrimiento promete revolucionar el mundo de la electrónica y nuestra tecnología doméstica.

La estructura tiene una amplia variedad de aplicaciones posibles, como la producción de nuevos materiales y de dispositivos electrónicos avanzados. Los transistores hechos con esta sustancia pueden ser mucho más rápidos que los actuales, con lo que se podrían fabricar computadoras más eficaces. Además, como es transparente, es útil para las pantallas táctiles y hasta para paneles solares.

Un rollo de cinta adhesiva ayudó al físico holandés nacido en Rusia Andre Geim, de 51 años, y al ruso-británico Konstantin Novoselov, de 36, a obtener el Premio Nobel de Física 2010: con cinta adhesiva común, estos investigadores fabricaron el material más delgado y duro producido en la Tierra.

Este "material maravilloso" denominado grafeno se encuentra en prácticamente todos los hogares ya que miles de millones de capas de este material superpuestas forman el grafito de las minas de los lápices:



Geim y Novoselov, ambos profesores de la Universidad de Manchester, en el Reino Unido, "demostraron que el carbono en esa forma plana tiene propiedades excepcionales". Su mérito fue aislar una única capa de grafeno. Para ello separaban con ayuda de la cinta adhesiva delgadas capas de grafito y repitieron este procedimiento tantas veces hasta obtener una capa de un solo átomo.

Algo más exacto sobre este material:

El grafeno es una estructura laminar plana, de un átomo de grosor, compuesta por átomos de carbono densamente empaquetados en una red cristalina en forma de panal de abeja mediante enlaces covalentes que se formarían a partir de la superposición de los híbridos sp² de los carbonos enlazados.

Entre las propiedades más destacadas de este material se incluyen:

-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.

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. 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.

Cómo se aplica en la 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 varios GHz.11 En febrero del 2010, la misma IBM anunció que la velocidad de estos nuevos transistores alcanzaba los 100 GHz.

Las publicaciones especializadas bullen con artículos que presentan a esta estructura de carbono como la Panacea universal en la tecnología y el reemplazo de dispositivos de Silicio por Grafeno.

Hasta ya fue fabricada en Asia la primer pantalla táctil enrrollable hecha de este material




Memoria de grafeno:


Fuente