¿Dónde se encuentra el grafeno?

Propiedades del grafeno

El grafeno es un material basado en el carbono que se utiliza mucho en la electrónica, los dispositivos biomédicos, los semiconductores y las industrias espacial y aeroespacial. Lo que hace que el grafeno sea único y útil es su estructura. Forma láminas muy finas en forma de “nido de abeja”, que pueden conducir eficazmente el calor y la electricidad y son también fuertes y flexibles.

Aunque los investigadores pudieron ver el grafeno a través de un microscopio en la década de 1960, el grafeno puro (sin otros contaminantes) no fue aislado y analizado hasta 2004, cuando los científicos utilizaron cinta adhesiva para separar las capas de grafeno del grafito, lo que les valió el Premio Nobel de Física. El grafito (utilizado en las puntas de los lápices) está formado en realidad por muchas capas de grafeno apiladas unas sobre otras.

Aunque el grafeno puro suele producirse en laboratorios bajo condiciones controladas, a menudo se encuentra junto con el grafito en la naturaleza, lo que significa que no hay mucho grafeno “natural” puro. Sin embargo, investigadores del Instituto de Ciencias de la Tierra y la Vida del Instituto Tecnológico de Tokio, la División de Investigación de Astromateriales y Ciencias de la Exploración del Centro Espacial Johnson de la NASA y el Laboratorio de la Tierra y los Planetas de la Institución Carnegie para la Ciencia han encontrado recientemente pruebas de grafeno puro en meteoritos, lo que demuestra que el grafeno puro puede fabricarse de forma natural fuera de la Tierra.

Batería de grafeno

Esta es la historia en desarrollo del grafeno, un material sorprendente que puede encontrarse en la mina de los lápices. La “mina” de los lápices es en realidad una mezcla de arcilla y el material grafito. El grafito se compone por completo del elemento carbono y está formado por capas apiladas de grafeno. El grafeno es una capa de un átomo de carbono con los átomos dispuestos en una estructura de panal, y sus propiedades son extraordinariamente diferentes a las del grafito.

Los científicos ya habían descubierto estructuras de carbono de una sola capa, como las láminas enrolladas de carbono conocidas como nanotubos y las bolas huecas de carbono comúnmente llamadas fullerenos o bucketballs. Pero pocos creían que se pudieran producir láminas de carbono individuales: Se pensaba que eran demasiado inestables.

Ahí es donde entraron Andre Geim y Konstantin Novoselov. Tomaron un trozo de grafito y utilizaron cinta adhesiva para despegar capa tras capa. Geim y Novoselov analizaron lo que quedaba y encontraron grafeno. Por su descubrimiento, publicado en 2004, recibieron el Premio Nobel de Física en 2010.

Estructura del grafeno

“Los atributos del grafeno -transparencia, densidad, conductividad eléctrica y térmica, elasticidad, flexibilidad, resistencia a la dureza y capacidad de generar reacciones químicas con otras sustancias- albergan el potencial de desencadenar una nueva revolución tecnológica de proporciones más magníficas que la iniciada por la electricidad en el siglo XIX y el surgimiento de Internet en los años 90.” – LarrainVial

En términos muy básicos, el grafeno podría describirse como una única capa de un átomo de grosor del grafito, el mineral más común; el grafito está formado esencialmente por cientos de miles de capas de grafeno. En realidad, la composición estructural del grafito y del grafeno, y el método para crear uno a partir del otro, son ligeramente diferentes.

Cuando ibas al colegio, es muy probable que te encontraras con el término “mina de lápiz”, que se refiere al núcleo central de un lápiz que es capaz de producir marcas en el papel y otros materiales. En realidad, en lugar de referirse al elemento químico y metal pesado, el plomo, este núcleo central suele estar hecho de grafito mezclado con arcilla. El error surgió cuando se descubrió por primera vez, en cuyo momento, al ser una forma de carbono y contener una composición molecular similar a la de otros miembros del grupo del carbono (aunque principalmente debido a las similitudes visuales), se pensó que era una forma de plomo.

Cómo se descubrió el grafeno

Si ha visto alguna vez un lápiz, probablemente haya visto grafeno. El grafito (la punta central de un lápiz) está formado por millones de finas capas de grafeno. Los científicos conocen el potencial del grafeno desde hace tiempo, pero no fue hasta 2004 cuando dos profesores, Andre Geim y Kostya Novoselov, consiguieron extraer el grafeno del grafito de forma efectiva. Este notable paso en la ciencia les valió el Premio Nobel de Física.

Con unas propiedades tan asombrosas, se prevé que el grafeno sea el material que cambie el mundo. Los científicos esperan desarrollar baterías más fuertes y potentes que sean tan pequeñas que se puedan coser a la ropa o incluso a la piel. Imagínate cargar tu teléfono en segundos o un coche eléctrico en minutos. El grafeno tiene una composición molecular única que podría convertirlo en uno de los filtros más pequeños y útiles. Los investigadores esperan desarrollar una forma de utilizar el grafeno para filtrar el agua de mar y convertirla en agua potable. Esto podría proporcionar agua potable a millones de personas en todo el mundo e incluso salvar vidas.