El grafeno es un mineral
estructura del grafeno
El grafeno (/ˈɡræfiːn/[1]) es un alótropo del carbono formado por una sola capa de átomos dispuestos en una nanoestructura bidimensional en forma de panal[2][3].[4] El nombre deriva de «grafito» y del sufijo -ene, que refleja el hecho de que el alótropo del carbono grafito contiene numerosos dobles enlaces.
Cada átomo de una lámina de grafeno está conectado a sus tres vecinos más cercanos mediante un enlace σ, y contribuye con un electrón a una banda de conducción que se extiende por toda la lámina. Este es el mismo tipo de enlace que se observa en los nanotubos de carbono y en los hidrocarburos aromáticos policíclicos, y (parcialmente) en los fullerenos y el carbono vítreo[5][6] Estas bandas de conducción hacen del grafeno un semimetal con propiedades electrónicas inusuales que se describen mejor mediante teorías para partículas relativistas sin masa[2] Los portadores de carga en el grafeno muestran una dependencia lineal, en lugar de cuadrática, de la energía en el momento, y se pueden fabricar transistores de efecto de campo con grafeno que muestran una conducción bipolar. El transporte de cargas es balístico a grandes distancias; el material presenta grandes oscilaciones cuánticas y un diamagnetismo amplio y no lineal[7] El grafeno conduce el calor y la electricidad de forma muy eficiente a lo largo de su plano. El material absorbe fuertemente la luz de todas las longitudes de onda visibles,[8][9] lo que explica el color negro del grafeno; sin embargo, una sola hoja de grafeno es casi transparente debido a su extrema delgadez. Además, el material es unas 100 veces más resistente que el acero más fuerte del mismo grosor[10][11].
diamante
«Si no lo hacemos, no podremos sostener el futuro de la humanidad. Debemos cambiar las cosas. Tenemos que ir en una dirección. Somos la única empresa que combina el metano, el hidrógeno y nuestros residuos, y lo une todo».
¿Cómo se produce el grafeno mediante la química del plasma? El plasma es un cuarto estado de la materia, más allá de los conocidos sólido, líquido y gas. En un plasma, los electrones se liberan de sus átomos, creando una «sopa» de electrones e iones. Las moléculas pueden desintegrarse y, en reactores adecuadamente diseñados, sus átomos constituyentes pueden recombinarse en diferentes materiales.El proceso de craqueo por plasma permite la producción de grafeno ultrapuro a partir de la simple entrada de gas – metano – también conocido como gas natural, o biogás. El proceso permite la producción eficiente en volumen de grafeno de altísima calidad y sin impurezas, sin necesidad de ningún aditivo, catalizador metálico o etapa de purificación.
nanotubos de carbono
El penta-grafeno es un hipotético alótropo del carbono compuesto en su totalidad por pentágonos de carbono y que se asemeja al mosaico pentagonal de El Cairo[2]. [Debido a su configuración atómica, el penta-grafeno tiene una relación de Poisson inusualmente negativa y una resistencia ideal muy alta que se cree que supera la de un material similar, el grafeno[2].
El pentagrafeno contiene átomos de carbono hibridados tanto sp2 como sp3. A diferencia del grafeno, que es un buen conductor de la electricidad, el pentagrafeno es un aislante con una brecha de banda indirecta de 4,1-4,3 eV. Su forma hidrogenada se llama penta-grafeno. Tiene una estructura similar a la del diamante, con enlaces sp3 y no sp2, y, por tanto, una brecha de banda más amplia (aprox. 5,8 eV) que el pentagrafeno[1]. También se han estudiado los nanotubos de pentagrafeno quirales como alótropos metaestables del carbono[4][2][5].
movilidad de los electrones del grafeno
El grafeno bicapa es un material formado por dos capas de grafeno. Uno de los primeros informes sobre el grafeno bicapa se publicó en el artículo de Science de 2004 de Geim y sus colegas[1], en el que describían dispositivos «que contenían sólo una, dos o tres capas atómicas».
El grafeno bicapa puede existir en la forma AB, o apilado Bernal,[2] donde la mitad de los átomos se sitúan directamente sobre el centro de un hexágono en la hoja de grafeno inferior, y la mitad de los átomos se sitúan sobre un átomo, o, menos comúnmente, en la forma AA, en la que las capas están exactamente alineadas[3] En el grafeno apilado Bernal, los límites gemelos son comunes; la transición del apilado AB al BA[4] Las capas retorcidas, en las que una capa está girada con respecto a la otra, también se han estudiado ampliamente.
Se han utilizado métodos cuánticos de Monte Carlo para calcular las energías de enlace del grafeno bicapa apilado AA y AB, que son de 11,5(9) y 17,7(9) meV por átomo, respectivamente[5], lo que coincide con la observación de que la estructura apilada AB es más estable que la estructura apilada AA.
