ºÝºÝߣ

ºÝºÝߣShare a Scribd company logo

O grafeno

•
•
E
encarnavilla

Novos materiais. Propiedades do grafeno.

1 of 6
Ìý
Que é o grafeno? O grafeno é unha estrutura laminar plana, de un átomo de grosor, composta por átomos de carbono densamente empaquetados nunha rede cristalina en forma de panal de abella mediante enlaces covalentes que se forman a partir da superposición dos híbridos sp² dos carbonos enlazados. O nome provén de GRAFITO + ENO. En realidade, a estrutura do grafito pode considerarse como unha pila dun gran número de láminas de grafeno superpostas. Los enlaces entre las distintas capas de grafeno apiadas se debe a forzas de Van der Waals e interaccións entre os orbitais Ï€ dos átomos de carbono. No grafeno, a lonxitude dos enlaces carbono-carbono é de aproximadamente 1,42ÌýÃ…. É o compoñente estrutural básico de todos os demais elementos grafíticos incluíndo o grafito, os nanotubos de carbono e os fulerenos. Esta estrutura tamén se pode considerar como unha molécula aromática extremadamente extensa nas dúas direccións do espazo, é dicir, sería o caso límite dunha familia de moléculas planas de hidrocarburos aromáticos policíclicos chamada grafenos.
Descrición O grafeno perfecto está constituído exclusivamente por celdas hexagonais; as celdas pentagonais ou heptagonais son defectos. Ante a presenza dunha celda pentagonal illada, o plano arrúgase en forma cónica; a presenza de 12 pentágonos crearía un fulereno. Da mesma forma, a inserción dun heptágono daríalle forma de cadeira. Os nanotubos de carbono de parede única son cilindros de grafeno. O compendio tecnolóxico da IUPAC establece: "anteriormente, utilizáronse para o termo grafeno descricións como capas de grafito, capas de carbono ou follas de carbono... Non é correcto utilizar, para unha soa capa, un termo que inclúa o termo grafito, que implica unha estrutura tridimensional. O termo grafeno debe ser usado só cando se trata das reaccións, as relaciones estruturais ou outras propiedades de capas individuais". Neste sentido, o grafeno foi definido como un hidrocarburo aromático policíclico infinitamente alternante de aneis de só seis átomos de carbono. A molécula máis grande de este tipo constitúese de 222 átomos; 10 aneis de benceno.
Propiedades Alta condutividade térmica e eléctrica. Alta elasticidade e dureza. Resistencia (200 veces maior que a do aceiro). O grafeno pode reaccionar quimicamente con outras sustancias para formar compostos con diferentes propiedades, o que dota a este material de gran potencial de desenrolo. Soporta a radiación ionizante. É moi lixeiro, como a fibra de carbono, pero máis flexible. Menor efecto Joule, quéntase menos ó conducir os electróns. Consume menos electricidade para unha mesma tarefa que o silicio. Os electróns que se trasladan sobre o grafeno, compórtanse como cuasipartículas sen masa. Os Chamados fermións de Dirac. Dichos fermións móvense a unha velocidade constante independentemente da súa enerxía (como ocorre coa luz), neste caso a uns 10 6 Ìým/s. O grafeno presenta un efecto chamado efecto Hall cuántico, polo cal a condutividade perpendicular á corrente toma valores discretos, ou cuantizados, isto permite medila cunha precisión incrible. A cuantización implica que a condutividade do grafeno nunca poida ser cero. Debido ás propiedades anteriores, os electróns do grafeno poden moverse libremente por toda a lámina e non quedar illados en zonas das que non poden saír (efecto chamado localización de Anderson, e que é un problema para sistemas bidimensionais con impurezas). É case completamente transparente e tan denso que nin sequera o átomo de helio, cuxos átomos son os máis pequenos que existen (sen combinar en estado gasoso) pode atravesalo.
Aplicación na electrónica O grafeno ten propiedades ideais para ser utilizado como compoñente en circuítos integrados. O grafeno ten unha alta mobilidade de portadores, así como un baixo nivel de ruído, o que permite que sexa utilizado como canal en transistores de efecto de campo (FET). A dificultade de utilizar grafeno estriba na produción do mesmo material, no substrato adecuado. Os investigadores están buscando métodos como a transferencia de follas de grafeno desde o grafito (exfoliación) ou o crecemento epitaxial (como a grafitización térmica da superficie do carburo de silicio - SiC). En decembro de 2008, IBM anunciou que fabricaran e caracterizaran transistores operando a frecuencias de 26GHz. En febreiro de 2010, a mesma IBM anunciou que a velocidade de estes novos transistores alcanzaba os 100 GHz.
Descubridores Andréy Konstantínovich é un físico holandés de orixe alemá do Volga de Rusia que é coñecido polo seu traballo no grafeno, o desenrolo da cinta de geco e demostracións de levitación diamagnética. O 5 de outubro de 2010, foi galardoado co Premio Nobel de Física xunto con Konstantín Novosiolov, previamente no ano 2000 gañou un Ig Nobel por conseguir facer levitar unha rá con imáns. Converténdose na primeira persoa en gañar un Premio Nobel e un premio Ig Nobel. Konstantín Serguéievich Novosiolov é un físico ruso-británico coñecido polos seus traballos sobre o grafeno xunto con Andréy Konstantínovich, polos cales recibiron o Premio Nobel de Física no 2010. É membro del grupo do traballo de mesoscópica da Universidade de Mánchester como investigador da Royal Society.

More Related Content

O grafeno

  • 2. Que é o grafeno? O grafeno é unha estrutura laminar plana, de un átomo de grosor, composta por átomos de carbono densamente empaquetados nunha rede cristalina en forma de panal de abella mediante enlaces covalentes que se forman a partir da superposición dos híbridos sp² dos carbonos enlazados. O nome provén de GRAFITO + ENO. En realidade, a estrutura do grafito pode considerarse como unha pila dun gran número de láminas de grafeno superpostas. Los enlaces entre las distintas capas de grafeno apiadas se debe a forzas de Van der Waals e interaccións entre os orbitais Ï€ dos átomos de carbono. No grafeno, a lonxitude dos enlaces carbono-carbono é de aproximadamente 1,42ÌýÃ…. É o compoñente estrutural básico de todos os demais elementos grafíticos incluíndo o grafito, os nanotubos de carbono e os fulerenos. Esta estrutura tamén se pode considerar como unha molécula aromática extremadamente extensa nas dúas direccións do espazo, é dicir, sería o caso límite dunha familia de moléculas planas de hidrocarburos aromáticos policíclicos chamada grafenos.
  • 3. Descrición O grafeno perfecto está constituído exclusivamente por celdas hexagonais; as celdas pentagonais ou heptagonais son defectos. Ante a presenza dunha celda pentagonal illada, o plano arrúgase en forma cónica; a presenza de 12 pentágonos crearía un fulereno. Da mesma forma, a inserción dun heptágono daríalle forma de cadeira. Os nanotubos de carbono de parede única son cilindros de grafeno. O compendio tecnolóxico da IUPAC establece: "anteriormente, utilizáronse para o termo grafeno descricións como capas de grafito, capas de carbono ou follas de carbono... Non é correcto utilizar, para unha soa capa, un termo que inclúa o termo grafito, que implica unha estrutura tridimensional. O termo grafeno debe ser usado só cando se trata das reaccións, as relaciones estruturais ou outras propiedades de capas individuais". Neste sentido, o grafeno foi definido como un hidrocarburo aromático policíclico infinitamente alternante de aneis de só seis átomos de carbono. A molécula máis grande de este tipo constitúese de 222 átomos; 10 aneis de benceno.
  • 4. Propiedades Alta condutividade térmica e eléctrica. Alta elasticidade e dureza. Resistencia (200 veces maior que a do aceiro). O grafeno pode reaccionar quimicamente con outras sustancias para formar compostos con diferentes propiedades, o que dota a este material de gran potencial de desenrolo. Soporta a radiación ionizante. É moi lixeiro, como a fibra de carbono, pero máis flexible. Menor efecto Joule, quéntase menos ó conducir os electróns. Consume menos electricidade para unha mesma tarefa que o silicio. Os electróns que se trasladan sobre o grafeno, compórtanse como cuasipartículas sen masa. Os Chamados fermións de Dirac. Dichos fermións móvense a unha velocidade constante independentemente da súa enerxía (como ocorre coa luz), neste caso a uns 10 6 Ìým/s. O grafeno presenta un efecto chamado efecto Hall cuántico, polo cal a condutividade perpendicular á corrente toma valores discretos, ou cuantizados, isto permite medila cunha precisión incrible. A cuantización implica que a condutividade do grafeno nunca poida ser cero. Debido ás propiedades anteriores, os electróns do grafeno poden moverse libremente por toda a lámina e non quedar illados en zonas das que non poden saír (efecto chamado localización de Anderson, e que é un problema para sistemas bidimensionais con impurezas). É case completamente transparente e tan denso que nin sequera o átomo de helio, cuxos átomos son os máis pequenos que existen (sen combinar en estado gasoso) pode atravesalo.
  • 5. Aplicación na electrónica O grafeno ten propiedades ideais para ser utilizado como compoñente en circuítos integrados. O grafeno ten unha alta mobilidade de portadores, así como un baixo nivel de ruído, o que permite que sexa utilizado como canal en transistores de efecto de campo (FET). A dificultade de utilizar grafeno estriba na produción do mesmo material, no substrato adecuado. Os investigadores están buscando métodos como a transferencia de follas de grafeno desde o grafito (exfoliación) ou o crecemento epitaxial (como a grafitización térmica da superficie do carburo de silicio - SiC). En decembro de 2008, IBM anunciou que fabricaran e caracterizaran transistores operando a frecuencias de 26GHz. En febreiro de 2010, a mesma IBM anunciou que a velocidade de estes novos transistores alcanzaba os 100 GHz.
  • 6. Descubridores Andréy Konstantínovich é un físico holandés de orixe alemá do Volga de Rusia que é coñecido polo seu traballo no grafeno, o desenrolo da cinta de geco e demostracións de levitación diamagnética. O 5 de outubro de 2010, foi galardoado co Premio Nobel de Física xunto con Konstantín Novosiolov, previamente no ano 2000 gañou un Ig Nobel por conseguir facer levitar unha rá con imáns. Converténdose na primeira persoa en gañar un Premio Nobel e un premio Ig Nobel. Konstantín Serguéievich Novosiolov é un físico ruso-británico coñecido polos seus traballos sobre o grafeno xunto con Andréy Konstantínovich, polos cales recibiron o Premio Nobel de Física no 2010. É membro del grupo do traballo de mesoscópica da Universidade de Mánchester como investigador da Royal Society.