Dr. José Manuel Nieto Jalil / Director del Departamento Regional de Ciencias en la Región Centro-Sur Tecnológico de Monterrey
El carbono, uno de los elementos químicos más trascendentales y omnipresentes en la naturaleza, despliega una influencia fundamental en la vida en la Tierra.
Desde los organismos más pequeños hasta las estructuras más complejas, este versátil elemento forma la base de la materia orgánica y puede establecer una gran diversidad de enlaces químicos, otorgando características únicas a las sustancias que crea.
Uno de los asombrosos resultados de la configuración atómica del carbono es el grafeno, una forma de carbono puro que ha ganado un enorme interés en los últimos años debido a sus extraordinarias propiedades.
El grafeno se compone de una sola capa de átomos de carbono dispuestos en un patrón hexagonal, lo que le confiere una estructura bidimensional.
A pesar de su aparente simplicidad, el grafeno es increíblemente resistente, ligero y flexible, superando cualquier otro material conocido.
En el año 2004, la fantasía de la comunidad investigadora y de la industria se vio colmada cuando dos brillantes científicos, Andre Geim y Konstantin Novoselov, de la prestigiosa Universidad de Manchester, en el Reino Unido, lograron producir por primera vez grafeno.
Este material bidimensional capturó la atención del mundo científico, y su descubrimiento fue reconocido con el prestigioso Premio Nobel de Física, otorgado a Geim y Novoselov en reconocimiento a sus experimentos fundamentales sobre este sorprendente material.
El grafeno, una sola capa de átomos de carbono dispuestos en un patrón hexagonal, se ha convertido en un hito en la ciencia y tecnología modernas debido a sus propiedades únicas.
El galardón del Premio Nobel de Física a Geim y Novoselov no sólo reconoció su destacado trabajo en la producción del grafeno, sino que también sirvió como un punto de inflexión en la investigación y el desarrollo de este material revolucionario.
Desde entonces, el grafeno ha continuado siendo objeto de una investigación intensiva y ha inspirado a una nueva generación de científicos e innovadores a explorar aún más sus propiedades y aplicaciones, que promete transformar nuestra sociedad y tecnología.
El grafeno es un material sorprendente, siendo el primer material bidimensional conocido en el mundo.
Se forma a partir de minúsculas partículas de carbono que se agrupan densamente en láminas de dos dimensiones delgadas, con un tamaño de átomo. Estas láminas adoptan una estructura similar a un panal de abejas.
A pesar de su increíble delgadez y ligereza, el grafeno ostenta la posición como el material natural más fuerte jamás conocido, con una resistencia 200 veces mayor que el acero estructural.
Tiene una densidad similar a la fibra de carbono y es cinco veces más ligero que el aluminio.
Las características del grafeno no terminan ahí. Este material es asombrosamente elástico, altamente resistente al rayado y posee la sorprendente capacidad de autorrepararse a nivel molecular.
A pesar de su excepcional fortaleza, el grafeno también es extremadamente flexible, pudiendo ser doblado o enrollado como un pergamino sin sufrir daños.
Además de sus propiedades mecánicas impresionantes, el grafeno también exhibe notables características electrónicas, químicas, magnéticas y ópticas.
Es prácticamente transparente y posee una alta conductividad térmica y eléctrica, lo que abre un amplio abanico de posibilidades en aplicaciones electrónicas, tecnológicas y en la medicina.
El repentino aumento del interés científico en el grafeno podría dar la impresión de que se trata de un material nuevo.
Sin embargo, se conoce y ha sido descrito desde hace más de 70 años, la idea teórica de una estructura bidimensional de carbono (grafeno) ha sido objeto de estudio durante más tiempo.
La idea de una capa bidimensional de átomos de carbono dispuestos en una estructura hexagonal fue propuesta teóricamente por el físico teórico P. Philip Russell Wallace en 1947.
Él realizó cálculos teóricos sobre una monocapa de grafeno y demostró algunas de sus propiedades electrónicas que son únicas.
La palabra “grafeno” fue oficialmente adoptada en 1994, después de haber sido conocida de manera indistinta en el campo de la ciencia de superficies como “monocapa de grafito”.
El término “grafeno” se refiere específicamente a una sola capa de átomos de carbono con bidimensional hexagonal.
Antes de su adopción oficial, se le conocía como “monocapa de grafito” debido a su origen y relación con el grafito, un material tridimensional formado por capas apiladas de grafeno.
Desde que se le denominó grafeno, este fascinante material ha sido el centro de atención en la comunidad científica y tecnológica, debido a sus asombrosas propiedades y a su potencial.
El grafeno tiene un futuro prometedor en comparación con el silicio y otros materiales por sus propiedades únicas.
Aunque el silicio ha sido el material dominante en la industria de semiconductores durante décadas, el grafeno muestra un potencial revolucionario.
Aunque el grafeno ofrece muchas ventajas, también enfrenta desafíos tecnológicos y de fabricación que deben superarse para su adopción masiva.
No obstante, la continua investigación y desarrollo en este campo están acercando al grafeno a su pleno potencial, lo que augura un crecimiento significativo en su uso y aplicaciones.
La sinergia de los dos materiales podría revolucionar la electrónica, permitiendo la creación de dispositivos más rápidos, eficientes y versátiles.
