Grafeno: hojas de nanopartículas a base de carbono

Cuando carbono forma hojas cuando se une a otros tres átomos de carbono se llaman grafeno. Sólo recientemente (2004) los investigadores de nanotecnología han tenido éxito en la producción de láminas de grafeno con fines de investigación.

Grafito común es el material de mina de lápiz, y se compone de láminas de grafeno apiladas juntas. Las láminas de grafeno en grafito tienen un espacio entre cada hoja y las hojas se mantienen unidos por la fuerza electrostática llamada van der Waals.

Hojas de grafeno se mantienen unidos por van der Waals hacen grafito.
Hojas de grafeno se mantienen unidos por van der Waals hacen grafito.

Láminas de grafeno se componen de átomos de carbono unidos en formas hexagonales con cada átomo de carbono unido covalentemente a otros tres átomos de carbono. Cada hoja de grafeno es sólo un átomo de espesor, y cada hoja de grafeno se considera una sola molécula. El grafeno tiene la misma estructura de átomos de carbono unidos en formas hexagonales para formar nanotubos de carbono, pero el grafeno es plana en lugar de cilíndrica.

Una hoja de grafeno.
Una hoja de grafeno.

Debido a la fuerza de los enlaces covalentes entre los átomos de carbono, el grafeno tiene una resistencia muy alta a la tracción. (Básicamente, la tracción se refiere a cuánto se puede estirar algo antes de que se rompa.)

Además, el grafeno, a diferencia de un buckyball o nanotubos, no tiene en el interior, ya que es plana. Buckyballs y nanotubos, en el que cada átomo está en la superficie, pueden interactuar solamente con moléculas que las rodean. Para grafeno, cada átomo está en la superficie y es accesible desde ambos lados, por lo que hay más interacción con las moléculas circundantes.

Por último, en el grafeno, átomos de carbono están unidos a sólo tres otros átomos, a pesar de que tienen la capacidad de unir a un cuarto átomo. Esta capacidad, combinada con gran resistencia a la tracción y el área superficial alta en relación al volumen, hacen que sea muy útil en materiales compuestos.

Los investigadores han informado de que la mezcla de grafeno en un epoxi dio como resultado la misma cantidad de aumento de la fuerza para el material como se encontró cuando utilizaron diez veces el peso de nanotubos de carbono.


Una propiedad eléctrica clave del grafeno es su movilidad de electrones (la velocidad a la que los electrones se mueven dentro de ella cuando se aplica una tensión). Movilidad de los electrones del grafeno es más rápido que cualquier material conocido y los investigadores están desarrollando métodos para construir transistores en el grafeno que sería mucho más rápido que los transistores actualmente construidas sobre obleas de silicio.

Otra aplicación interesante se está desarrollando para el grafeno se aprovecha del hecho de que la hoja es tan grueso como un átomo de carbono. Los investigadores han descubierto que pueden utilizar nanoporos para analizar rápidamente la estructura del ADN.

Cuando una molécula de ADN pasa a través de un nanoporos, que tiene una tensión aplicada a través de ella, los investigadores pueden determinar la estructura del ADN por los cambios en la corriente eléctrica. Debido a que el grafeno es tan delgada, la estructura de una molécula de ADN aparece en una resolución más alta cuando pasa a través de un corte nanoporo en una hoja de grafeno.


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