Utilidad múltiple del Grafeno.
UTILIDAD MÚLTIPLE DEL GRAFENO
• Es el material más duro y delgado jamás hallado y el mejor conductor de electricidad y calor, dijo Gerardo García Naumis, del Instituto de Física de la UNAM
• Se podrán fabricar aparatos electrónicos innovadores, transistores más eficientes, procesadores más veloces, nuevos paneles de luz, además de otros productos fuertes, elásticos y translúcidos
De la punta de un lápiz se puede obtener algo nunca antes visto para la física teórica, un nuevo material de sólo dos dimensiones, con propiedades asombrosas: el grafeno.
En 2004, los físicos Andre Geim y Konstantin Novoselov, de la Universidad de Manchester, Inglaterra, obtuvieron en laboratorio capas de grafeno a partir de un experimento que consistió en despegar repetidas veces una cinta adhesiva doblada e impregnada de hojuelas de grafito.
Seis años después, los científicos rusos ganaron el premio Nobel en Física por sus aportaciones a la ciencia básica relacionadas con las propiedades de ese cristal de carbono bidimensional (algo que no podía existir) y con sus posibles aplicaciones tecnológicas.
“Los experimentos realizados con el grafeno suponen un punto de inflexión en los fenómenos de la física cuántica”, dijo el comité de los premios Nobel.
“El grafeno es el material más duro y delgado jamás hallado (es un millón de veces menos grueso que una hoja de papel); es también el mejor conductor de electricidad y de calor; además, tiene propiedades ópticas interesantes”, aseguró Gerardo García Naumis, quien encabeza un equipo de investigadores dedicado a su estudio teórico en el Instituto de Física (IF) de la UNAM.
Con el grafeno se podrán fabricar, en un futuro próximo, aparatos electrónicos innovadores, transistores más eficientes que los actuales de silicio, procesadores más veloces, nuevos paneles de luz, celdas solares, además de otros productos y componentes fuertes y, al mismo tiempo, delgados, elásticos y translúcidos. Además, mezclado con plásticos será un conductor de electricidad resistente al calor.
Transistores de grafeno
El grafeno es una lámina formada por átomos de carbono dispuestos en los vértices de una red hexagonal que se parece a un panal de abejas; es como una autopista, donde la movilidad electrónica es 10 veces mayor que en los mejores materiales conductores, lo que permite que los electrones conduzcan la electricidad con mucha más rapidez.
Con esa cualidad, se podrán sustituir los transistores de silicio, que ya no se pueden hacer más pequeños sin correr el riesgo de degradarse rápidamente y generar calor en extremo; con los de grafeno se podrán elaborar procesadores de computadoras más veloces y ahorradores de energía.
El primer trabajo de García Naumis sobre el grafeno, publicado en 2006, es una predicción teórica para resolver el problema que implica construir transistores con ese material.
“En el grafeno es difícil ‘detener’ los electrones, y en un transistor, éstos tienen que ser controlados con una especie de llave, que a veces hay que cerrar y abrir, de manera que se puedan hacer unos y ceros, como si fueran pulsos de corriente”, indicó.
Entonces, propuso dopar el grafeno con una cierta concentración de átomos ligeros (de hidrógeno y litio, por ejemplo) para generar un material semiconductor, en el que sí se pueda controlar el flujo de electrones.
En 2009, un grupo de investigación de la Universidad de California, en Estados Unidos, demostró que los cálculos de esa propuesta son correctos y que sí se pueden hacer transistores de grafeno.
Este trabajo sobre el dopaje del grafeno fue incluido en el Virtual Journal of Nanotecnology, que cada mes publica los mejores artículos en la materia a nivel mundial.
Predicción teórica
Otra alternativa para controlar los electrones de carbono es la irradiación del grafeno con ondas electromagnéticas, sean de radio o de luz. Mediante este proceso, los electrones adquieren una “masa efectiva” y, por lo tanto, se genera una fuerte respuesta no lineal.
“Pronosticamos que si el sistema es perturbado con una frecuencia dada, genera lo que se llaman armónicos, es decir, responde con el doble o el triple de frecuencia. Por este efecto no lineal, el grafeno podría trabajar a frecuencias mucho más altas de las esperadas, operar a velocidades más rápidas de reloj”, explicó.
Esta solución para controlar los electrones, postulada con base en un enfoque cuántico relativista por García Naumis y su alumno de doctorado Francisco López Rodríguez fue comprobada por investigadores de la Universidad de Massachusetts, EU.
Una vez publicada por la editorial inglesa Francis & Taylor, la solución fue incluida en el Philosophical Magazine y seleccionada como uno de los siete artículos científicos más importantes relacionados con el premio Nobel de Física 2010.
“Como somos teóricos, hicimos una predicción para controlar los electrones del grafeno por medio de la introducción de impurezas y establecimos una primera ecuación que nos permite obtener la respuesta de esos electrones con campos electromagnéticos. La solución de esta ecuación tiene utilidad práctica: con ella es posible diseñar transistores de ese material, así como estudiar fenómenos a nivel cuántico relativista”, añadió el investigador universitario.
Analogía
“Visto al microscopio, el grafeno es como una sábana arrugada: plano, con ligeras ondulaciones, como suponía la física teórica que debería ser un cristal bidimensional”.
En la actualidad, García Naumis estudia qué sucede a los electrones cuando “sienten” esas ondulaciones, lo que es equivalente a considerar partículas en un espacio curvo.
Para lograr una descripción del movimiento de los electrones en el grafeno, en el marco de la gravedad cuántica relativista, el investigador trabaja en una analogía en colaboración con el cosmólogo Richard Kerner, de la Universidad de París, Francia.
Un resultado preliminar del proyecto fueron algunas ecuaciones que describen los electrones en ese espacio curvo, parecidas a las ecuaciones relativistas.
“Aún hay que explorar más en esa analogía; quizás podría dar pistas que ayuden a relacionar la mecánica cuántica relativista con la gravedad, algo que no alcanzó a hacer Albert Einstein”. Esto, en principio, a partir de un material que puede desprenderse de la punta de un lápiz, concluyó.
El compendio tecnológico de la IUPAC [Unión Internacional de Química Pura y Aplicada o (International Union of Pure and Applied Chemistry)] establece: "anteriormente, se han utilizado para el término grafeno descripciones como capas de grafito, capas de carbono u hojas de carbono... no es correcto utilizar, para una sola capa, un término que incluya el término grafito, que implica una estructura tridimensional. El término grafeno debe ser usado sólo cuando se trata de las reacciones, las relaciones estructurales u otras propiedades de capas individuales". En este sentido, el grafeno ha sido definido como un hidrocarburo aromático policíclico infinitamente alternante de anillos de sólo seis átomos de carbono. La molécula más grande de este tipo se constituye de 222 átomos; 10 anillos de benceno. [fuente]
Utilidad 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 26GHz. [fuente] En febrero del 2010, la misma IBM anunció que la velocidad de estos nuevos transistores alcanzaba los 100 GHz. [fuente]
Algunas propiedades:
Entre las propiedades más destacadas de este material se incluyen:
- Alta conductividad térmica y eléctrica.4
- Alta elasticidad y dureza.
- Resistencia (200 veces mayor que la del acero).5
- 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.
Grafeno el material del futuro
"El Grafeno es 200 veces más duro que el acero, es flexible, y altamente conductor, lo que le convierte en un material superior al oro y al silicio para determinadas aplicaciones."
Tomado de: http://www.youtube.com/watch?v=zrQz1CQO8yo
Tomado de: http://www.youtube.com/watch?v=zrQz1CQO8yo
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Grafeno, casi una realidad. El Grafeno en España y Corea.
Tomado de: http://www.youtube.com/watch?v=SfFiqvcVxKQ
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C5N TECNOLOGIA - GRAFENO EL MATERIAL DEL FUTURO
Tomado de: http://www.youtube.com/watch?v=QIdXccrfZT4
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Nobel de Física para dos investigadores de Grafeno
El Premio Nobel de Física fue otorgado a los científicos de origen ruso André Geim y Konstantin Novoselov por sus trabajos sobre el grafeno, una especie de carbono. teleSUR
Tomado de: http://www.youtube.com/watch?v=b2i6jtVfcDo
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El futuro de la computación
Tomado de: http://www.youtube.com/watch?v=2L9buVDpNf0&feature=rec-LGOUT-exp_stronger_r2-2r-3-HM
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CIENCIA, CONOCIMIENTO, GRAFENO, INDIVIDUALIZ, INDIVIDUALIZAN, INDIVIDUALIZANTE, MULTIPLE, MÚLTIPLE, TEMPLA, TEMPLAD, UNAM, UTILIDAD
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ACTUALIZACIÓN:
(22 de diciembre 2011)
La Vida Dentro De 50 Años - El Mundo 2/6
fuente: http://www.youtube.com/watch?v=knFKq9JqA5I&feature=related
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ACTUALIZACIÓN:
(22 de diciembre 2011)
El televisor del futuro
fuente: http://www.youtube.com/watch?v=fvVMmNusMu8&feature=related
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