¿Qué es el grafeno y para que se usa?
El grafeno básicamente es un material bidimensional, por ejemplo una sola lámina de grafeno está formada por átomos de carbono y que se enlazan entre sí formando una especie de redes de forma hexagonal. De ahí se sabe que el grafeno es unas 200 veces más resistente que el acero siendo unas 5 veces más ligero que el aluminio, mil veces mejor conductor de electricidad que el cobre, siendo también un excelente conductor térmico, y también cabe destacar que es muy flexible, elástico y transparente, por todo esto se lo considera como el material del futuro con un sin fin de aplicaciones como pantallas flexibles de dispositivos electrónicos, microchips y computadoras más rápidas, baterías de larga duración y con carga ultra rápida, cascos y chalecos antibala, etc.
Grafeno rotado y del grosor de un átomo el eje de la computación cuántica
Unas últimas investigaciones sobre los movimientos de los electrones en capas de grafeno en 2 dimensiones, sugieren que podrían favorecer al desarrollo de la computación cuántica así como también revolucionar la industria de los circuitos electrónicos.
Así y es, gracias a un estudio realizado en cooperación entre el Laboratorio Nacional Brookhaven, la Universidad de Pensilvania, la Universidad New Hampshire, la Universidad Stony Brook, y la Universidad de Columbia, señalan que la tecnología de silicio y semiconductores actual, poco a poco ha empezado a llegar a su límite en lo que respecta a tamaño, en cuantos transistores miniaturizados pueden caber en un circuito integrado o chip, por lo cual se puede en cambio aprovechar el movimiento de lo electrones a una escala nanométrica acorde a los materiales 2D, y así usar los electrones de manera nunca antes lograda permitiendo el desarrollo de la computación cuántica, con plataformas más seguras y potentes.
Se trata de una disposición de grafeno bicapa, con una forma de carbono que tiene apenas el grosor de un átomo, así se logra hacer trabajar al electrón dentro de diminutas dimensiones que son iguales a su longitud de onda, en un proceso conocido como confinamiento cuántico con lo cual cambian las propiedades electrónicas y ópticas de los materiales.
Esta investigación se basa en estudios anteriores en donde por ejemplo se usaron tres configuraciones diferentes de capas de grafeno, la primera una sola capa de grafeno, Bernal apilado bicapa y la bicapa retorcida. Luego se logró detectar resonancias tanto electrónicas como ópticas entre capas, el movimiento de los electrones es adelante y atrás a la misma frecuencia, también se indaga que la distancia entre capas aumenta para una configuración retorcida o con capas rotadas entre sí. Por lo cuál el grafeno rotado entre sí, tendría aún mejores resultados, debido a que hay más espacio sobre el cual pueden desplazarse los electrones lo que conlleva a aprovechar aún más propiedades.
Lo que se hizo también en este estudio es probar este confinamiento cuántico en capas, tanto con electrones como con fotones. Se espera ver también los efectos de estas propiedades al adicionar más materiales al grafeno.
Otras aplicaciones del grafeno
Entre otras aplicaciones del grafeno podemos citar:
Baterías de grafeno
La clave para lograr desarrollar baterías más eficientes que muchas que hay en la actualidad, pueden ser las baterías de grafeno, cuyo ingrediente principal son las denominadas "bolas de grafeno"(patentadas por Samsung), las mismas que se obtienen a partir del óxido de silicio, se trata de un tipo de grafeno tridimensional. Afirman que se puede incrementar la velocidad de carga de las actuales baterías de litio de los teléfonos celulares hasta en cinco veces. También sería una buena alternativa para las baterías de coches eléctricos ya que mantienen temperaturas de carga de hasta 60° centígrados.
Grafeno en el sector de la construcción
Una nueva iniciativa que consiste en mezclar grafeno con concreto, promete ser una gran innovación en el sector de la construcción, se obtiene una especie de hormigón más duradero, más fuerte y a la vez amigable con el medio ambiente. Por ejemplo la resistencia a la flexión mejora en un 79.5 %, y su resistencia a la compresión mejora hasta en un 146%, además también es 4 veces más impermeable al agua. Cabe destacar también que disminuiría la cantidad de cemento por metro cúbico a la mitad, al mezclarlo con el grafeno, lo que conlleva a menos gasto de energía y menos emisión de CO2 debido a su producción.
Productos con grafeno
Hay 5 productos de uso cotidiano hechos de grafeno y que actualmente ya se encuentran disponibles en el mercado, entre estos podemos citar colchones y almohadas, diafragmas de auriculares, pinturas con grafeno, palas de pádel, batería LiPo con grafeno (con mayor aplicación en la industria de los drones).
Referencias:
https://scitechdaily.com/atomically-thin-twisted-graphene-has-unique-properties-that-could-advance-quantum-computing/
https://youtu.be/fyaS9IhcfBE
https://youtu.be/zoIL8VQg7PM
https://youtu.be/IXfTY_Ylzek
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