El Grafeno 
Leomar Acosta Ballesteros 
Maestría en Ciencias Física // Seminario II 
Universidad Tecnológica de Panama 
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Objetivo 
Desarrollar una aplicación del grafeno, en el área de la electrónica o 
en el área de los sensores biológicos. 
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AANNTTEECCEEDDEENNTTEESS
Richard Feynman 
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PPrreemmiioo NNoobbeell ddeell 22001100
¿QQUUÉÉ EESS??
¿Qué es el Grafeno? 
Es un material que surge cuando pequeñísimas partículas de carbono 
se agrupan de forma muy densas, e...
Propiedades
Algunas comparaciones 
Mobilidad de electrones 
• Silicio ≤1400 cm^2 V-1s-1 
• Grafeno = 2,50 x 10^5 m^2 V-1s-1 
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¿CCÓÓMMOO SSEE FFAABBRRIICCAA??
Fase líquida y exfoliación térmica de gráfito 
Consiste en la exposición de un material a un solvente con 
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Deposición de vapor químico (Chemical 
Vapour Deposition-CVD) 
Es un proceso químico utilizado para producir 
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Síntesis en SiC (Silicon Carbide) 
Las capas de grafito pueden crecer en superficie de silicio o carbon en 
las caras de u...
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Propiedades del Grafeno optenido de 
diferentes maneras
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Cómo se caracteriza? 
Espectroscopia de Energía Dispersiva (EDS) (Boston University). 
Difracción de Rayos X (Boston Unive...
CARACTERIZACIÓN DEL ÓXIDO DE GRAFENO 
I. N. (1), Rodríguez González, V.(2); Martínez Orozco, R. D. (2) 
de Química / Unive...
CARACTERIZACIÓN DEL ÓXIDO DE GRAFENO 
Benítez, I. N. (1), Rodríguez González, V.(2); Martínez Orozco, R. D. (2) 
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CARACTERIZACIÓN DEL ÓXIDO DE GRAFENO 
I. N. (1), Rodríguez González, V.(2); Martínez Orozco, R. D. (2) 
de Química / Unive...
¿QQUUÉÉ SSEE EESSPPEERRAA??
La ruta a seguir (qué se espera?) 
roadmap for graphene 
Novoselov,V. I. Fal′ko, L. Colombo, P. R. Gellert, M. G. Schwab &...
Transistores de Alta frecuencia 
Los actuales transistors de compuestos de sílicio 
materiales III – V), tiene una frecuen...
Posibles Líneas de investigación 
Electrónica Plástica con nanomateriales compuestos 
Reforzamiento estructural con nanoma...
Palabras Finales 
El grafeno es un material bi-dimensional que consiste de tan solo una 
capa monoatómica. Tiene excelente...
Referencias 
The rise of graphene (A. K. Geim1 & K. S. Novoselov, 2007). 
Propiedades y aplicaciones del grafeno (Rodrígue...
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El grafeno

  1. 1. El Grafeno Leomar Acosta Ballesteros Maestría en Ciencias Física // Seminario II Universidad Tecnológica de Panama Sede de Veraguas Asesor: Dra. Elida I. de Obaldia
  2. 2. Objetivo Desarrollar una aplicación del grafeno, en el área de la electrónica o en el área de los sensores biológicos. Producir el grafeno en gran escala. Caracterizar las propiedades del grafeno.
  3. 3. AANNTTEECCEEDDEENNTTEESS
  4. 4. Richard Feynman Durante la reunión de la Sociedad Americana de Física división de la Costa Oeste, en 1959, Feynman ofreció primera una visión de la tecnología totalmente nueva, imaginando enciclopedias escritas en la cabeza de un pin, con información que el hombre cuidadosamente ha acumulado todos los libros del mundo… escritos… en un cubo de material unas dos centésima de una pulgada de ancho.” Richard Feynman. Premio Nobel por la Física en 1965 • Un motor de 1 /64” (1960) • Escribir la página de un libro en 1/25,000. (1985).
  5. 5. PPrreemmiioo NNoobbeell ddeell 22001100
  6. 6. ¿QQUUÉÉ EESS??
  7. 7. ¿Qué es el Grafeno? Es un material que surge cuando pequeñísimas partículas de carbono se agrupan de forma muy densas, en láminas de dos dimensiones muy finas (tienen el tamaño de un átomo), y en celdas hexagonales.
  8. 8. Propiedades
  9. 9. Algunas comparaciones Mobilidad de electrones • Silicio ≤1400 cm^2 V-1s-1 • Grafeno = 2,50 x 10^5 m^2 V-1s-1 Conductividad térmica • Plata 406 W m K^-1 • Grafeno > 3 000 W m K^-1 Módulo de Young y (Fortaleza interna) • Latón: 0,11 TPa • Vidrio: 0,07 TPa • Grafeno: 1 Tpa ( 130 GBPa)
  10. 10. ¿CCÓÓMMOO SSEE FFAABBRRIICCAA??
  11. 11. Fase líquida y exfoliación térmica de gráfito Consiste en la exposición de un material a un solvente con una tension superficial, que favorece el incrementos en el área total de los cristales de graffito. El solvente puede ser acuoso o no. Luego se aplica Sonicación, el grafito se divide en plaquetas y tratamientos prolongados producen fracciones significantes de escamas nonocapas. Industrialmente, se utiliza el procedimiento térmico para alcanzar la exfoliación. El grafeno resultante no es de una sola capa, conserva mucha de las propiedades del grafeno de una sola capa.
  12. 12. Deposición de vapor químico (Chemical Vapour Deposition-CVD) Es un proceso químico utilizado para producir productos de alta pureza y de alto rendimiento de materiales sólidos. En un proceso CVD estándar el sustrato (oblea) se expone a uno o más precursores volátiles, que reaccionan o se descomponen en la superficie del sustrato para producir el depósito deseado. Se utiliza para producir grafeno en hojas y películas de cobre. Esta técnica se utiliza actualmente para las pantallas táctiles. First graphene touchscreen (20 June 2010) http://www.rsc.org/chemistryworld/news/2010/e/20061001.asp
  13. 13. Síntesis en SiC (Silicon Carbide) Las capas de grafito pueden crecer en superficie de silicio o carbon en las caras de un oblea de SiC, por subliminar los atomos de Si, dejando el graffito en la superficie. El grafeno producido de esta manera, es de alta calidad. El aspectos negativo, es el costo del SiC y la temperature donde se realiza (1 000 grados centígrados).
  14. 14. DDiiaaggrraammaa ddee ccóómmoo oobbtteenneerr ggrraaffeennoo??
  15. 15. Propiedades del Grafeno optenido de diferentes maneras
  16. 16. EEll mmééttooddoo cciinnttaa aaddhheessiivvaa
  17. 17. Cómo se caracteriza? Espectroscopia de Energía Dispersiva (EDS) (Boston University). Difracción de Rayos X (Boston University). Microscopía electrónica de transmisión (TEM) (STRIP). Espectroscopía Rama (UTP-Lab. Pierre et Marie Curie). Simulación por computadora.
  18. 18. CARACTERIZACIÓN DEL ÓXIDO DE GRAFENO I. N. (1), Rodríguez González, V.(2); Martínez Orozco, R. D. (2) de Química / Universidad Autónoma de Querétaro de Materiales Avanzados, Instituto Potosino de Investigación, Ciencia y Tecnología. uaq.mx/investigacion/difusion/veranos/memorias- 20Verano%20Ciencia%20Region%20Centro/UAQ%20Pena%20Benitez.pdf
  19. 19. CARACTERIZACIÓN DEL ÓXIDO DE GRAFENO Benítez, I. N. (1), Rodríguez González, V.(2); Martínez Orozco, R. D. (2) de Química / Universidad Autónoma de Querétaro de Materiales Avanzados, Instituto Potosino de Investigación, Ciencia y Tecnología. uaq.mx/investigacion/difusion/veranos/memorias- 20Verano%20Ciencia%20Region%20Centro/UAQ%20Pena%20Benitez.pdf
  20. 20. CARACTERIZACIÓN DEL ÓXIDO DE GRAFENO I. N. (1), Rodríguez González, V.(2); Martínez Orozco, R. D. (2) de Química / Universidad Autónoma de Querétaro de Materiales Avanzados, Instituto Potosino de Investigación, Ciencia y Tecnología. uaq.mx/investigacion/difusion/veranos/memorias- 20Verano%20Ciencia%20Region%20Centro/UAQ%20Pena%20Benitez.pdf
  21. 21. ¿QQUUÉÉ SSEE EESSPPEERRAA??
  22. 22. La ruta a seguir (qué se espera?) roadmap for graphene Novoselov,V. I. Fal′ko, L. Colombo, P. R. Gellert, M. G. Schwab & K. Kim 490, 192–200 (11 October 2012) doi:10.1038/nature11458 05 April 2012 Accepted 13 July 2012 Published online 10 October 2012 www.nature.com/nature/journal/v490/n7419/full/nature11458.html
  23. 23. Transistores de Alta frecuencia Los actuales transistors de compuestos de sílicio materiales III – V), tiene una frecuencia de corte fT = 850 GHz y máxima frecuencia de oscilación fmax = 1,2 THz. El grafeno tiene una frecuencia de corte de 300 GHz (y posiblemente alcance 1 THz) en un canal de longitude de 100 nm. Sub-100 nm Channel Length Graphene Transistors Lei Liao †, Jingwei Bai ‡, Rui Cheng ‡, Yung-Chen Lin ‡, Shan Jiang †, Yongquan Qu †, Yu Huang ‡§, and Xiangfeng Duantml. http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl101724k
  24. 24. Posibles Líneas de investigación Electrónica Plástica con nanomateriales compuestos Reforzamiento estructural con nanomateriales compuestos Gestión térmica: utilización de nanotubos en refrigeración de satélites Sensores químicos Sensores Biológicos Almacenamiento de hidrógeno Almacenamiento electroquímico de energía (supercondensadores, baterías, pilas de combustible)
  25. 25. Palabras Finales El grafeno es un material bi-dimensional que consiste de tan solo una capa monoatómica. Tiene excelentes características, lo que le augura un futuro promisorio. Hay dificultades para crear componentes electrónicos basados en grafeno que tengan un funcionamiento reproducible a temperaturas y presión ambiental. Existe la oportunidad de investigación tanto en la fabricación como el de caracterización de las propiedades del grafeno. Países como panamá, se pueden beneficiar de esta investigación, ya que el grafeno es un tema actual y de avanzada. También, el desarrollo de la infraestructura para el estudio y caracterización del grafeno, permite desarrollos colaterales en otras ciencias.
  26. 26. Referencias The rise of graphene (A. K. Geim1 & K. S. Novoselov, 2007). Propiedades y aplicaciones del grafeno (Rodríguez, C. 2012). Síntesis y Caracterización de Grafeno (Cid H. E., 2012). Síntesis y caracterización del Óxido de Grafeno (Benítez, P., 2012). roadmap for graphene (Novaselov, K. S. 2012). Mechanical Strain of Chemically Functionalized Chemical Vapor Deposition Grown Graphene (Bissett, Mark 2013). Electronic States of Defect Sites of Graphene Model Compounds: A DFT and Direct Molecular Orbital-Molecular Dynamics Study (Tachikawa, Hiroto. 2009). Cancer nanotechnology: The impact of passive and active targeting in the era of modern cancer biology Bertrand, Nicolas. 2013). Effect of Sheet Morphology on the Scalability of Graphene-Based Ultracapacitors (Luo, Jiayan.2013). Toward the Synthesis of Wafer-Scale Single-Crystal Graphene on Copper Foils (Yan, Zheng. 2012).

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