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Tema: El Grafeno

  1. #1
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    Predeterminado El Grafeno

    La mayoría de nosotros no sabe que existe, aunque no es algo totalmente nuevo. Les dejo el artículo como introducción, porque lo que se escucha es que este material va a transformar casi todas las tecnologías.


    Grafeno, el material del futuro


    El grafeno es una sustancia formada por carbono puro, con átomos dispuestos en un patrón regular hexagonal similar al grafito, pero en una hoja de un átomo de espesor. Es muy liviano: una lámina de 1 metro cuadrado pesa tan sólo 0,77 miligramos.

    Es 40 veces más fuerte que el acero, traslúcido y flexible. Más resistente que todo lo conocido hasta ahora y el mejor conductor eléctrico. Es el único material conocido que puede combinar todas esas características simultáneamente.

    Sus propiedades llamaron la atención de la industria. La gama de productos que pueden beneficiarse con el grafeno es vasta: aviones y autos más leves y económicos; pilas con la posibilidad de ser recargadas en 5 segundos y smartphones y tablets ultrafinos, transparentes, flexibles y resistentes a choques y caídas.

    Su resistencia al flujo de electricidad es casi cero: es un conductor eléctrico 1000 veces más eficiente que el cobre y 100 veces mejor que el silício.

    Ideal para cables de internet, donde se podrán almacenar on line 500.000 músicas en un segundo; para construir filtros capaces de eliminar cualquier impureza - incluyendo la sal- de líquidos o que podría por ejemplo transformar un mar en una reserva de agua potable.

    Es ultraliviano: un bloque compuesto por grafeno de 16 milímetros cúbicos pesa apenas 2,5 miligramos.
    Una botella de grafeno a diferencia de una de plástico es impermeable contra gases como helio y oxígeno. En muchos casos como el de la leche triplicaría los plazos del vencimiento.

    Se tardan 30 minutos para conseguir pocos gramos del material. Y 150 gramos de grafeno puro con una espesura equivalente a 1 millonésimo de espesor cuesta 15.000 dólares.
    El grafeno destrona al silicio en la carrera global de la tecnología de punta. Es que entre los minerales que cambiarán para siempre la historia de la humanidad también existe una cierta "guerra de egos".

    Hay que reunir propiedades verdaderamente revolucionarias y diferenciadoras para desplazar el estrellato -hasta ahora indiscutido- del silicio, que para reforzar su signo de época dio origen al nombre de la meca cibernética de nuestro tiempo: Silicon Valley, el valle del Silicio.

    Y el grafeno lo logró. El grafeno es un nuevo material derivado del grafito e impulsa una revolución industrial en virtud de sus propiedades únicas: es impermeable, traslúcido, maleable, más resistente y por ahora más caro que el diamante y el mejor conductor de electricidad hasta ahora conocido. Y esta verdadera revolución científica que impactará de lleno en nuestra vida cotidiana ocurre como las cosas importantes, en voz baja y sin estridencias.


    El futuro ya llegó

    Para muchos el futuro ya llegó y se llama grafeno. La Unión Europea (UE) fue la primera comunidad internacional que levantó la bandera de la investigación del grafeno e instó al mundo a invertir en este material. Y para esto la UE confeccionó el proyecto conocido como Graphene Flagship (bandera del grafeno) donde se propone invertir 1,4 billones de dólares en investigaciones por 10 años.

    Asia y Estados Unidos entraron con cierto atraso a la investigación de este revolucionario descubrimiento científico-tecnológico. Más atrasados que Europa, al menos. Y ahora se apuran para no perder el tren de este mineral revolucionario.

    Pesa y mucho, el hecho de que Inglaterra y más precisamente la Universidad de Manchester sea la cuna donde estudiaron los científicos Andre Geim y Konstantin Novoselov, descubridores del grafeno y ganadores por este avance del Premio Nobel de Física 2010.

    Manchester promete formar el grupo más avanzado de investigación sobre grafeno invirtiendo 100 millones de dólares.

    En 2010 se inauguró con una inversión de 30 millones de dólares el Centro de Singapur, el primer centro de investigación localizado en Asia, en el marco de la Universidad que lleva el mismo nombre, que estudia dedicadamente el grafeno.

    También en España, ya existen algunas empresas que han comenzado a producir a pequeña escala este innovador material, como por ejemplo la empresa donostiarra Graphenea, la cual está trabajando para disponer lo antes posible de una línea industrial de producción de grafeno.


    Súper Nobel, super material

    El Nobel de Física de 2010 fue para Andre Geim y Konstantin Novoselov, pero bien se puede decir que se concedió al grafeno. En 2004, Geim y Novoselov le dijeron al mundo a través de la prestigiosa revista Science: "Descubrimos partículas de grafito monocristalinos, con pocos átomos de espesura, pero estables en condiciones ambientes y de notable alta calidad".

    Tres años después de ese descubrimiento en 2007, y luego de minuciosos estudios de laboratorio la dupla escribió un texto más ambicioso y profundo sobre los alcances del material y allí decretaban: la carrera por el grafeno ya comenzó.

    Luego Novoselov y Geim fundaron Graphene Industries, y de allí en más ellos tuvieron la certeza que de alguna manera tenían el futuro en sus manos.


    En Sudamérica, Brasil bien parado

    Brasil está bien parado con sus investigaciones y podrá competir en la posibilidad de crear una industria propia de grafeno.
    En Brasil existe el MackGrafe, el primer centro de estudios de grafeno del país en la Universidad de Mackenzie, San Pablo, con una inversión de 15 millones de dólares.
    En el MackGrafe se está estudiando cómo el grafeno puede ser usado en sistemas de fibra óptica, lo que permitiría que los cables de tráfico redunden en una internet cien veces más rápida.



    Novak Djokovic, precursor


    Si hay algo que le faltaba al serbio Djokovic para reafirmar su liderazgo como número 1 del mundo en el tenis actual es usar una raqueta hecha totalmente en grafeno. Y hacer propanganda con eso. Un contrapunto entre un encordado muy liviano, la parte del encordado, y más pesado el mango.


    Conectividad total

    Lo más tangible e inmediato que notaremos del grafeno es que resolverá los problemas para alcanzar la llamada conectividad total: que no puedes cargar todo el día con la PC, que tu teléfono tiene la pantalla demasiado pequeña y que la velocidad del procesador no siempre tiene la rapidez que quisieras (sobre todo en las conexiones 3G).

    "Ya que el grafeno está formado por una única capa de espesor, los transistores son muy sensibles a cualquier molécula que se deposite en su superficie. Por eso, es un material idóneo para fabricar sensores químicos y biológicos, de ADN, por ejemplo".

    Otra fuente de alegría va a estar en su capacidad de multiplicar la señal que sea: para entendernos, que cualquier conexión, inalámbrica o no, llegue con toda su potencia a los dispositivos que reciban datos de ella, porque tendrán una especie de "repetidor". Algunos de estos inventos combinarán la "sensibilidad" del grafeno con la "habilidad" del silicio.

    El silicio lleva 40 años de ventaja en cuanto a industrialización e investigación; así que puede ser un buen complemento del grafeno, más que un competidor.

    Lo curioso es que este nuevo material está por casi todas partes, pero "empaquetado" de un modo en que no se comporta de forma tan espectacular: teníamos carbón (carbono con estructura amorfa), diamantes (estructura cristalina) y grafito (una forma que agrupa láminas de átomos). Pero no teníamos grafeno. Hasta que, en 2004, Andre Geim y Kostya Novoselov, de la Universidad de Manchester (Reino Unido), separaron una sola de esas láminas del modo menos científico jamás visto. Por eso, no es de extrañar que hayan recibido el Nobel de Física 2010.


    Las empresas también

    Para extraer grafeno es preciso utilizar procesos químicos. Su descubrimiento tiene que ver con la herencia de una tradición de la física y de la química de remover la estructura de sustancias naturales en busca de nuevos elementos: por ejemplo el acero que se extrae del hierro. El grafeno fue el primer material 2D en ser aislado en un laboratorio.

    Empresas como IBM y Nokia ya estudian la creación de tablets con materiales resistentes y pantallas traslúcidas; ademas de computadoras de mesa 100 veces más rápidas construidas con chips realizados con circuitos de grafeno.

    Para las empresas aéreas la noticias promete cambiar su negocio: Boeing y Airbus ya están trabajando en aviones cuyas estructuras estén parcialmentne compuestas de grafeno para que reduzcan un 10% el peso de las aeronaves. Esto permitiría reducir en igual medida el uso de combustible en los vuelos, el principal gasto que tienen las companías aéreas. Para esto es necesario mezclar el grafeno con otras sustancias como el cobre y el aluminio para utilizarlo.

    Se estima que en 20 años habrá técnicas capaces de extraer el grafeno más puro y de forma barata. Dependerá mucho de las investigaciones que seguramente no tardarán. Lo demuestra que en 2007 había muy poco avanzado y publicado al respecto; ya en 2011 fueron registrados 10 mil trabajos científicos sobre grafeno en todo el mundo.

    En 2012 hubo un registro de 2200 patentes de prototipos de productos hechos con grafeno sólo en China y otros 1754 hechos en los Estados Unidos.

    Fuente:

    Grafeno, el material del futuro | Ciencia, Estados Unidos, Premio Nobel, Silicon Valley, Unión Europea, Brasil, China - Infobae
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  2. #2
    Curioso
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    Predeterminado Re: El Grafeno

    SABER COMO - INSTITUTO NACIONAL DE TECNOLOGIA INDUSTRIAL

    algo había leído ahí va:


    Grafeno: sac�ndole punta al futuro


    Una capa de grafito de sólo un átomo de espesor promete revolucionar la tecnología en un futuro no muy lejano. El INTI ya trabaja junto al Instituto Nacional de Metrología de Estados Unidos para adquirir conocimientos que permitan manipularlo.

    El grafeno es una forma del carbono y es el nombre dado a una capa de sólo un átomo de espesor del grafito. Este material fue recientemente sintetizado y ampliamente estudiado por Andre Geim y Konstantin Novoselov, quienes por esta razón recibieron el premio Nobel de Física 2010. El grafito, que es el material que puede encontrarse en los lápices, consiste en un apilamiento de capas de grafeno, y en el caso de Geim y Novoselov, ellos lograron aislarlo simplemente usando cinta adhesiva. La estructura de red bidimensional que presenta el grafeno es similar a un panal de abejas y le otorga al sistema propiedades únicas, que prometen importantes aplicaciones futuras. Además, los electrones en el grafeno se comportan con efectos relativísticos extraños, aunque a velocidades mucho menores que la de la luz, que lo convierten en un sistema de gran interés en su estudio.

    FLEXIBLE. El grafeno posee unas cualidades únicas en el mundo, y entre sus múltiples usos está el de las pantallas táctiles.
    FLEXIBLE. El grafeno posee unas cualidades únicas en el mundo, y entre sus múltiples usos está el de las pantallas táctiles. Un comportamiento muy especial del grafeno es que presenta efecto Hall cuántico (QHE) a temperaturas no muy bajas, aún a temperatura ambiente. El efecto Hall cuántico es un fenómeno por el cual muchos sistemas presentan valores de resistencia Hall, es decir resistencia transversal al paso de una corriente dada, que están cuantificados. El Laboratorio de Patrones Cuánticos de la Unidad Técnica Electricidad del Centro de Física y Metrología se dedica, entre otras actividades, al mantenimiento de la referencia en resistencia eléctrica a través del efecto Hall cuántico. En el laboratorio se comenzó a trabajar en el grafeno como material para obtener la resistencia Hall cuántica en reemplazo de las muestras con las que se trabaja actualmente basadas en heteroestructuras de GaAs (arsenuro de galio).

    Los trabajos más recientes en el área han mostrado que se obtiene el mismo efecto sobre una muestra de grafeno sometida a una temperatura de 4,2 K, que es la temperatura del helio líquido. Inclusive se ha observado el efecto en el grafeno a temperaturas cercanas a la temperatura ambiente, pero todavía no puede contarse con ello pues los niveles de incertidumbre con los que se obtiene la referencia hasta el momento no son deseables desde el punto de vista metrológico.
    Para trabajar en el desarrollo y la investigación del grafeno para producir el QHE, el Instituto Nacional de Metrología de Estados Unidos (NIST, por sus siglas en inglés) ha iniciado un proyecto al cual invitaron al INTI a participar. Esta cooperación permite adquirir conocimientos en los aspectos básicos y aplicados relacionados al grafeno, junto con el aprendizaje de las técnicas necesarias para su síntesis y manipulación. Actualmente un miembro del Instituto se encuentra haciendo una estadía en el NIST como investigador invitado, colaborando en el desarrollo y la fabricación de las muestras de grafeno, que son crecidas en forma epitaxial en una atmósfera de argón.
    La segunda etapa del proyecto estará realizada en su totalidad en el INTI y consistirá en caracterizar las muestras para determinar su aplicación en metrología: estudio de la cuantificación, análisis de la resistencia transversal y longitudinal, movilidad, dependencias del valor de la resistencia Hall (RH) con los parámetros del sistema, corriente crítica. La caracterización deberá permitir al Instituto obtener valores para RH (patrón primario de resistencia eléctrica) similares a los valores obtenidos con las muestras de GaAs usadas hasta el momento, con una exactitud en la comparación de pocas partes en 109.

    Pros y contras
    Las propiedades del grafeno no se encuentran en otros materiales. Es el material más delgado y más fuerte conocido hasta el momento. Como conductor eléctrico presenta mejores características que el cobre, a tal punto que se piensa que en el futuro habrá toda una nueva electrónica basada en el grafeno; como conductor térmico supera a todo material conocido. Es prácticamente transparente pero tan denso que ni aún el helio, el gas atómico más liviano, puede penetrarlo. Debido a esta característica de ser prácticamente transparente (pues está formado por una única capa de átomos) y al mismo tiempo un excelente conductor eléctrico, el grafeno es un material muy adecuado para la producción de pantallas táctiles transparentes, paneles luminosos o celdas solares.
    Por otro lado, si bien el grafeno es sustancialmente más fuerte que el acero, es mucho más elástico. Debido a que tanto su conductividad eléctrica como su conductividad térmica son muy altas, se está planteando el desarrollo de nuevos materiales que incrementen la resistencia al calor, y bastaría con agregar un 1% de grafeno a un material plástico para convertirlo en buen conductor eléctrico, lo que lleva a pensar en su uso en satélites, en la industria aeronáutica o en la automotriz. También, como el grafeno presenta una estructura cristalina perfecta, es muy adecuado para la producción de sensores extremadamente sensibles que podrían registrar niveles mucho más bajos de detección de los que existen hasta el momento.
    Sin embargo, no todo es tan fácil. Las mismas propiedades electrónicas del material lo vuelven sensible a factores externos (presión, moléculas depositadas sobre su superficie, contaminación, entre otras), de forma tal que al producir el grafeno a escalas macroscópicas se pierde parte de su estructura cristalina. Por el momento, en la obtención del grafeno sólo se logran áreas relativamente pequeñas donde el sistema es monoatómico y monocristalino. En la actualidad la mayoría de los usos del grafeno que se han mencionado se encuentran en estado de investigación y son aún potenciales, aunque varios de ellos ya han sido probados y se cree que en los próximos años puede surgir un verdadero cambio en los sistemas electrónicos y en la ciencia de los materiales.

    Contacto
    Alejandra Tonina, atonina@inti.gob.ar
    INTI-Física y Metrología
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  3. #3
    Curioso
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  4. #4
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    Predeterminado Re: El Grafeno

    Impresionante , gracias por el aporte Vita Brevis.

  5. #5
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    Predeterminado Re: El Grafeno

    Bien Argentino !!

    Última edición por Aicke; 10/11/2013 a las 00:50
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    Saludos

    "Juremos no dejar las armas de la mano hasta ver el país enteramente libre o morir con ellas como hombres de coraje"
    General D. Jose de San Martín, Mendoza, 1819

  6. #6
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    Predeterminado Re: El Grafeno

    Excelente!

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