Grafeno, el nuevo material inmejorable.

Indice

1. Que es el grafeno
2. Premio Novel a los descubridores del grafeno
3. Internet mas rapido gracias al grafeno
4. La luz se combierte en elecricidad devido al grafeno
5. Se crea el primer circuito de grafeno

¿Que es el grafeno?

Después de una lluvia, la planta carnívora Nepenthes atrae con su dulce olor a hormigas y arañas que no cuentan con que sus hojas son tan resbaladizas que se deslizan sin remedio hacia sus "fauces" para ser devoradas. Basándose en esta planta, científicos de la Universidad de Harvard (EE UU) han desarrollado un material que repele cualquier tipo de líquido, incluyendo la sangre y el aceite. Esta tecnología bioinspirada de repelencia de líquidos, podría tener aplicación en el transporte de fluidos biomédicos (catéteres para donar sangre, etc.), el manejo de combustibles o la fabricación de anticongelantes. También permitirá crear ventanas que se limpian solas, paredes resistentes a los graffitis y mejores dispositivos ópticos, según sugieren sus creadores.

Hasta ahora, los científicos habían concentrado sus esfuerzos en imitar las hojas del loto, que son impermeables al agua gracias a una serie de microtexturas en su superficie. Pero el "efecto loto" no funciona bien con líquidos orgánicos o complejos, como los derivados del petróleo. Además, si la superficie se daña, por ejemplo por una helada, las gotas dejan de rodar por la superficie y quedan atrapadas. Sin olvidar que el método de fabricación es caro.

La estrategia basada en la planta carnívora, sin embargo, no utiliza nanoestructuras llenas de aire para repeler el agua, sino que es una fina capa de agua la que sirve de repelente. "El efecto es similar a cuando un coche hace aquaplaning, deslizándose los neumáticos por la carretera tras la lluvia en lugar de rodar" aclara Tak-Sing Wong, coautor del trabajo. Al usar una superficie repelente fluida, esta es totalmente lisa, se repara sola y soporta el frío, la humedad, las presiones altas (675 atmósferas a 7 kilómetros bajo el agua) e incluso una tormenta de nieve, como han comprobado los científicos. A esto se añade que se trata de un material fácil de fabricar y económico.

Premio novel de física para los descubridores del grafeno.

El premio Nobel de Física de 2010 ha ido a parar a manos de los rusos Andre Geim y Konstantin Novoselov por sus trabajos pioneros en el desarrollo del grafeno, un material bidimensional cuyas láminas solo tienen el espesor de un átomo de carbono, y que es considerado por muchos como el más excitante descubrimiento llevado a cabo en la última década en la física del estado sólido.

Aislado por primera vez en 2004, el grafeno se postula como sustituto del silicio para el desarrollo de los semiconductores en los que se sustentarán los futuros ordenadores ultra-rápidos. Por si fuera poco, en 2007, científicos norteamericanos crearon mediante la oxidación del grafeno un nuevo material, tan fino como el papel y tan duro como el diamante. Y en 2008 investigadores de la Universidad de Columbia demostraron empíricamente que el grafeno es el material más fuerte jamás testeado.

Internet mas rápido gracias al grafeno.

Un estudio sobre el grafeno que publica el último número de la revista Nature Communications revela una fórmula clave para mejorar las características de los dispositivos de este material y usarlos como fotodetectores en futuras comunicaciones ópticas de alta velocidad.

?Los científicos ya habían demostrado que al colocar dos cables metálicos a poca distancia sobre el grafeno e irradiar luz sobre esta estructura, se generaba energía eléctrica. Era un dispositivo simple que funcionaba como una célula fotovoltaica elemental?, explican los autores del trabajo. El mayor obstáculo que se encontraron a la hora de poner en práctica este mecanismo era su baja eficiencia. Es decir, el grafeno es el material más fino del mundo pero absorbe poca luz, aproximadamente un 3%, y deja pasar a través suya el resto, por lo que no la puede aprovechar para la generación de electricidad.

Los premio Nobel rusos Andre Geim y Kostya Novoselov, de la Universidad de Manchester (Reino Unido), han resuelto el problema mediante la combinación del grafeno con unas diminutas estructuras metálicas colocadas de forma especial sobre este material, según difunde SINC. "Combinándolo con estas nanoestructuras metálicas, el grafeno pudo aprovechar hasta veinte veces más la luz sin sacrificar su velocidad en absoluto", apunta la investigación.

Lo más importante de este descubrimiento es que su aplicación práctica implicaría una increíble velocidad de comunicación en los cables de internet. Gracias a la naturaleza única de los electrones del grafeno y su alta movilidad, la velocidad de comunicación que se podría alcanzar con este material podría ser decenas y, potencialmente, cientos de veces más alta que la de los cables más rápidos actuales.

Para Andrea Ferrari, profesor del departamento de ingeniería de la Universidad de Cambridge y director del equipo colaborador de esta universidad, los resultados demuestran el gran potencial del grafeno en los campos de la fotónica y la electrónica óptica, ya que se podrán aplicar a una gran variedad de dispositivos útiles, como células solares o fotodetectores.

La luz se convierte en electricidad gracias al grafeno.

Científicos del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) de Barcelona, en colaboración con investigadores alemanes y estadounidenses, acaban de demostrar el grafeno es capaz de convertir un fotón absorbido en múltiples electrones que pueden conducir corriente eléctrica. Este prometedor descubrimiento convierte el grafeno en una importante alternativa para la tecnología de energía solar, actualmente basada en semiconductores convencionales como el silicio, según publica hoy la revista Nature Physics.

“En la mayoría de los materiales, un fotón absorbido genera un solo electrón, pero en el caso del grafeno hemos visto que un fotón absorbido es capaz de producir muchos electrones excitados, y por lo tanto una señal eléctrica mayor” explica Frank Koppens, líder del grupo de la investigación en ICFO. Esta característica convierte al graneo en el ladrillo ideal para la construcción de cualquier dispositivo que quiera convertir la luz en electricidad. En particular, permite la producción de potenciales células solares y detectores de luz que absorban la energía del sol con pérdidas mucho menores.

El experimento ha consistido en mandar un número conocido de fotones a diferentes energías sobre una capa fina de grafeno. “Hemos visto que los fotones de alta energía –por ejemplo, los de color violeta– inducen un mayor número de electrones excitados que los fotones de baja energía –por ejemplo, los infrarrojos–”, aclara Klass-Jan Tielrooij, también investigador del ICFO.

Si bien ya se sabía que el grafeno es capaz de absorber un espectro muy grande de colores de la luz, es la primera vez que se demuestra que, una vez el material ha absorbido esta luz, la eficiencia de conversión de energía es muy alta. "Nuestro próximo reto será encontrar formas para extraer la corriente eléctrica y mejorar la absorción del grafeno. Entonces seremos capaces de diseñar dispositivos de grafeno que den paso a células solares más eficientes" anuncia Koppens. No en vano todo parece indicar que en las próximas décadas se va a vivir un cambio de paradigma con el grafeno similar al que ocurrió con el plástico el siglo pasado. Móviles que se pliegan, papel electrónico, ventanas que son a la vez placas solares trasparentes, ollas y sartenes que avisan si hay alguna bacteria en los alimentos y otros ingenios se podrán desarrollar en un futuro no muy lejano con grafeno, uno de los materiales más finos, flexibles, fuertes y con mayor conductividad creados hasta ahora.

Se crea el primer circuito de grafeno.

El grafeno se ha erigido como el material del futuro por su conductividad, su flexibilidad y su dureza. Ahora, investigadores de IBM han creado el primer circuito integrado con transistores de este material que pueden funcionar a una frecuencia de 1000 GHz y hasta 125 ºC de temperatura.

Una vez conocidas las posibilidades que ofrece este material, el grafeno, por el que los investigadores rusos Andre Geim y Konstantin Novoselov obtuvieron en premio Nobel de Física en 2010, la física y la tecnología tenían un largo camino por recorrer. Esta investigación supone un gran paso adelante, al integrarse por primera vez en un circuito y demostrar de lo que es capaz.

Básicamente, este nuevo circuito consiste en un transistor de grafeno y un par de bobinas compactas en su interior integradas en una fina oblea de carburo de silicio (SiC). Se trata de un mezclador de radiofrecuencia de banda ancha a 10 giga hertzios (10 billones de ciclos por segundo) con, además una gran estabilidad térmica funcionando por encima de los 125ºC.

Esta semana IBM cumple 100 años de su nacimiento, de ahí que la importancia de este nuevo avance científico y tecnológico llevado a cabo en sus laboratorios se haya visto multiplicado exponencialmente. Como explicaba el vice presidente de Ciencia y Tecnología de investigación de IBM, T.C. Chen, "a unos días de conmemorar los 100 años de IBM, nuestros científicos han logrado un hito en nanotecnología" apuntando además que "esta investigación supone un gran paso adelante sobre el rendimiento de los componentes de comunicación para que permitan a las personas interactuar con más eficiencia".

Estos nuevos circuitos integrados basados en el grafeno, el material estrella de los últimos tiempos, podrían mejorar los dispositivos electrónicos actuales de diversos campos. Por ejemplo, crear sistemas de comunicación más veloces, mejorar las señales de los teléfonos móviles, las imágenes médicas, purificación de aguas, tecnología energética, tecnología militar, y un largo etcétera de posibilidades.