Según nuestra historia, el mundo ha vivido tres revoluciones industriales y tecnológicas en estos últimos dos siglos.
Claro está, que dicha revolución tecnológica, se sucedería si el estado social y económico mundial tiende a evolucionar positivamente, ya que por desgracia, actualmente nuestro mundo se tambalea y es prácticamente imposible predecir donde desembocara la humanidad de aquí a pocos años.
Bueno, comencemos a preguntarnos entonces sobre el tema que nos atañe…
¿Qué es el Grafeno?
En muchas fuentes de información nos venden el grafeno como un material nuevo, cuando la realidad es otra. El grafeno se conoce desde 1930.
Es una estructura bidimensional de carbono, del grosor de un átomo, que repite un patrón de figuras hexagonales confiriéndole a este material, la forma de los panales de abejas, con enlaces entre otros átomos en el que se comparten dos electrones (Enlace covalente).
Técnicamente hablando, como nos ocurre con el diamante o el grafito, el grafeno no es más que la manifestación diferente de la estructura química del carbono. A esta propiedad se le denomina alotropía.
Para mayor comprensión del concepto de grafeno, os diré que el grafito de nuestros lápices, no es más que la superposición en forma de estratos de muchísimas capas bidimensionales de grafeno y unidas entre sí por fuerzas de Van der Walls.
En definitiva, el grafeno es una única lámina de dos dimensiones que tiene unas propiedades extraordinarias, con capacidad de modificar nuestro entorno, gracias a su polivalencia.
Así pues ¿Cuáles son entonces algunas de las características que hacen a este material tan especial?
Muy denso
El grafeno posee una densidad altísima. La red que lo forma es tan compacta que ni si quiera el átomo más pequeño (Helio), sino se combina en estado gaseoso, no es capaz de atravesarlo.
La densidad del grafeno es de 2500 millones de átomos de carbono por centímetro cuadrado aproximadamente.
La separación que presenta entre átomos que es de 1,4 ångström, o lo que es lo mismo, 1,4 nanómetros, (1,4 x 10-9 metros), algo así, como dividir en mil millones de partes la longitud de un metro, pues la separación entre átomos no llegaría a ser más de dos de las unidades que obtuvimos al realizar tal división de la longitud de metro.
Muy buen conductor eléctrico
Una de las características más interesantes del grafeno es su comportamiento eléctrico que combina algunos aspectos de los semiconductores y los metales.
En el gráfico de la izquierda se representa la banda de valencia (Curva parabólica inferior), La banda de conducción(Curva parabólica superior), y la Energía de Fermi (Plano transversal que aparece entre bandas o en el caso del metal cortando la banda de conducción).
Me gusta hablar de las cosas y pensar que todo el mudo puede comprenderlas, por muy complejo que aparentemente sea de lo que se hable, así que me pararé un poquito en estos tres conceptos.
¿Que es la banda de conducción?
Podéis pinchar sobre estas palabras y os llevaran a una definición.
Cuando nos referimos a este termino en los semiconductores y aislantes estamos hablando del intervalo de energías electrónicas que permite que los electrones puedan desplazarse ante un campo eléctrico produciéndose así corrientes eléctricas.
¿Qué es la banda de valencia?
Haciendo alusión a la teoría de los sólidos, estaríamos hablando del estado más alto de los intervalos de energía del átomo, ocupado por los electrones en la temperatura teórica mas baja.
¿Qué es la energía de Fermi o el nivel de Fermi?
Es la energía del nivel más alto ocupado por un sistema cuántico a la temperatura teórica más baja (Temperatura 0).
No agobiaros con los términos y los gráficos, solo es otra manera de decir que el grafeno no se podría considerar como un elemento metálico, semiconductor o aislante debido a que posee características eléctricas similares a los metales y los semiconductores.
Siguiendo en la linea de la conductividad habría que indicar que los electrones en el grafeno se desplazan a una velocidad de 1000 km por segundo, lo que viene a ser unas 142 veces más rápido que en el silicio y 2,6 veces más rápido que en el antimoniuro de indio, la sustancia de movilidad más alta de entre los semiconductores.
La velocidad a la que se desplazan los electrones está limitada por la resistividad específica del material por el cual se mueven. Es decir, todos los materiales oponen cierta resistencia al paso de electrones, esa resistencia eléctrica en el grafeno a temperatura ambiente es del 35 % menor que en la plata.
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