Grafeno - El material del futuro

Hola gente, el día de hoy les traigo este post para aportar un poco a T! y a la inteligencia colectiva les pido ser comprensibles y darme criticas constructivas ya que este es mi primer post, sin mas tiempo que perder vamos a el contenido.



El grafeno es un material transparente, extraordinariamente resistente, flexible, impermeable, elástico, abundante, económico, ademas de ser un extraordinario conductor térmico y eléctrico. Este material tiene una estructura plana (como de una lamina) de un átomo de grosor, se podría decir que es un material de 2 dimensiones, esta compuesto por átomos de carbono unidos de forma hexagonal.



Este fabuloso material fue sintetizado por primera vez en 2004 pero su fama creció en el 2010 cuando sus descubridores rusos Andre Geim y Konstantin Novoselov ganaron el premio Nobel de Física (bien merecido). Las posibles aplicaciones de este material son tantas que es difícil enumerarlas.

Este extraordinario material permitirá fabricar desde dispositivos electrónicos con pantallas flexibles y transparentes y baterías ultrarrápidas hasta potentes paneles solares, para así reducir la contaminación al ambiente. Los campos de la ciencia en la que podría ser usado el grafeno son aeronáutica, medicina, informática, entre otros.



Pese a las prometedoras aplicaciones de este material, aun se encuentra en fase de desarrollo. El grafito del que se obtiene es el mismo que se extrae de las minas de carbón y se usa para fabricar lápices, frenos de coches o aceros, por lo que se trata de una materia prima muy abundante en la naturaleza. Para conseguir grafeno se puede partir del grafito natural o del grafito sintético. Sin embargo, el principal obstáculo en la actualidad es que aún no es posible fabricar grafeno a gran escala.



Entre los otros materiales bidimensionales que ha inspirado el grafeno, destaca el fluorografeno (análogo bidimensional del teflón, con propiedades lubricantes y aislantes extraordinarias), el nitruro de boro hexagonal (aislante cristalino y transparente, de gran dureza, que combinado con el grafeno mejora sus propiedades electromecánicas), el disulfuro de molibdeno (otro cristal bidimensional con prometedoras propiedades para la construcción de una nueva clase de transistores) o el siliceno (versión del grafeno hecho de silicio. Tiene algunas propiedades en común con el grafeno, y como ventaja se podría integrar fácilmente con la electrónica actual basada en el silicio).



A continuación les dejo noticias sobre descubrimientos y avances científicos relacionados con el grafeno.

Un chip de grafeno abre la vía a pantallas flexibles y cámaras nocturnas





Móviles flexibles y ordenadores que se podrán enrollar como una revista. Cámaras dotadas de visión nocturna que podrán hacer buenas fotos y filmar buenos vídeos incluso sin luz. Parabrisas que aumentarán la luminosidad de la carretera y el paisaje cuando se conduzca de noche... Son algunos de los múltiples avances que serán posibles gracias a un dispositivo electrónico flexible y ultrasensible a la luz desarrollado por investigadores del Institut de Ciències Fotòniques (ICFO).

El invento se basa en el grafeno, el material más delgado y resistente que se ha descubierto, formado por una hoja de átomos de carbono ordenados en un plano.

Lo han conseguido los investigadores del ICFO Frank Koppens y Gerasimos Konstantatos. La clave de su invento ha sido situar una capa cristalina de puntos cuánticos (la especialidad de Konstantatos) sobre la hoja de grafeno (la especialidad de Koppens). Los puntos cuánticos son esferas de 5 nanómetros de diámetro que absorben la luz con gran eficiencia. De este modo, se ha podido superar el obstáculo que planteaba la baja capacidad de absorción de luz que tiene el grafeno. Según los resultados de la investigación presentados en la revista Nature Nanotechnology, se ha multiplicado por mil millones la sensibilidad del grafeno a la luz.

Las posibles aplicaciones del dispositivo engloban dos grandes áreas. Por un lado, la flexibilidad del grafeno abre la vía a crear productos electrónicos que se puedan doblar, desde teléfonos móviles hasta pantallas de televisor. Crear estos productos requerirá hacer flexibles también otros componentes de los aparatos, algo "en lo que ya se está trabajando", informa Koppens.

Por otro lado, la alta sensibilidad a la luz del dispositivo -que puede tener un coste inferior a un euro- abre la vía a crear innovadores productos de fotodetección. Entre ellos, Koppens destaca las cámaras de visión nocturna y detectores de moléculas -basados en el análisis espectroscópico de la luz que reflejan- para el diagnóstico médico o la industria farmacéutica.






A pesar de que los océanos y mares contienen alrededor del 97% del agua existente sobre la Tierra, en la actualidad apenas un 1% del suministro mundial de agua potable proviene del agua desalada. Realmente muy poco. Los científicos creen que este recurso podría ser más y mejor explotado, con técnicas de desalinización más eficientes y menos costosas. Dos investigadores del Instituto de Tecnología de Massachusetts (MIT) han dado un interesante paso en ese camino. En simulaciones, dicen haber demostrado que los nanoporos de grafeno pueden filtrar la sal del agua a una velocidad de 2 a 3 veces mayor que la mejor tecnología de desalinización comercial que existe en la actualidad (la ósmosis inversa).

Los investigadores creen que la superior permeabilidad al agua del grafeno podría conducir a técnicas de desalinización que requieren menos energía y equipos, según explican en Physorg. «Este trabajo muestra que algunos de los inconvenientes de las técnicas de desalinización actuales se podrían evitar con la invención de materiales membrana más eficientes y precisos», dice Jeffrey C. Grossman, del MIT. Los investigadores creen que este material permite el flujo real de agua, evita por completo que se filtre la sal y tiene una permeabilidad mucho mayoren comparación a la ósmosis inversa. Y todo ello mucho más rápido que con las técnicas actuales.

Una sola capa de grafeno, que tiene un átomo de carbono de espesor, resulta muy delgada, por lo que es ventajoso para la desalinización del agua. En la eficacia de la deslinización participan el tamaño de los poros del material y la presión aplicada. Claro que esto tiene un pequeño inconveniente: hace falta que la humanidad consiga fabricar grafeno de forma sencilla y barata.

Los científicos esperan probar la capacidad de desalación con grafeno en los próximos meses. Si realmente es una técnica exitosa, podría ayudar a conseguir agua potable en aquellos lugares del mundo azotados por la desertización y la sequía.






Un equipo de investigación está haciendo progresos notables en la obtención de un acero resistente a la oxidación, mediante el uso de un compuesto basado en el grafeno que podría servir como una alternativa no tóxica a los recubrimientos que contienen cromo hexavalente, un probable carcinógeno en opinión de un sector de la comunidad científica.

En los primeros experimentos de esta línea de investigación, seguida en la Universidad en Buffalo (Universidad Estatal de Nueva York), se constató que las piezas de acero recubiertas con el nuevo barniz de alta tecnología permanecieron libres de óxido sólo durante unos días cuando estuvieron sumergidas continuamente en agua salada, un ambiente que acelera la corrosión.

Ajustando la concentración y dispersión del grafeno dentro del compuesto, el equipo de los químicos Sarbajit Banerjee y Robert Dennis aumentó hasta aproximadamente un mes la cantidad de tiempo que el acero tratado de este modo puede permanecer inmerso en agua salada sin sufrir corrosión. Como el agua salada es un ambiente sumamente agresivo, el tiempo de conservación en buenas condiciones del acero con este recubrimiento sería muchas veces mayor en otros ambientes, más habituales en la vida cotidiana.

El siguiente paso en la línea de investigación y desarrollo seguida por estos científicos es reforzar la durabilidad del compuesto de grafeno así como la calidad de sus acabados.

Este nuevo acero inoxidable se puede fabricar con la maquinaria existente en muchas fábricas especializadas en trabajos de cromado.

El grafeno consiste en una sola capa de átomos de carbono dispuestos en una configuración que recuerda a la de un panal de miel.

La propiedades conductoras e hidrófobas del material pueden ayudar a prevenir la corrosión al rechazar el agua y detener las reacciones electroquímicas que transforman el hierro en óxido férrico o herrumbre.


Para terminar les dejo un vídeo sobre dispositivos electronicos fabricados con grafeno.






Hasta aquí llega el post, alguna duda o sugerencia haganmela saber por MP.