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Que?El grafeno es una alotropía del carbono; la cual consiste en un teseladohexagonal plano (como un panal de abeja) forma...
En el grafeno, la longitud de los enlaces carbono-carbono es deaproximadamente 1,42 Å. (amstrong)El grafeno perfecto se co...
Quien?El Premio Nobel de Física de 2010 fue otorgado a Andre Geim yKonstantin Novoselov por obtener grafeno de la punta de...
UtilidadEl grafeno tiene propiedades ideales para ser utilizado como componenteen circuitos integrados. El grafeno tiene u...
Propiedades•Algunos científicos de la Universidad de Ilinois en Michigan aseguran queel grafeno tiene propiedades de autoe...
Otras Propiedades de Interés•Los electrones que se trasladan sobre el Grafeno se comportan comocuasipartículas sin masa. S...
Otras Propiedades de InterésEs casi completamente transparente y tan denso que ni siquiera el átomode helio puede atravesa...
Grafeno BicapaEl grafeno es un novedoso material bidimensional que puede ser vistocomo una monocapa de átomos de carbono d...
UbicuidadSi ya nos parecía que la tecnología había invadido cada rincón denuestras vidas, el profesor Tomás Palacios Palac...
Elegido por CELa Comisión Europea ha elegido a el Grafeno como uno de los seisproyectos Flagship que optan a estar entre l...
ProductoresLa empresa española Avanzare es ya la primera exportadora degrafeno de Europa, asegura el científico, especialm...
Aplicaciones y Usos:    EnergíaCientíficos de la Universidad de Northwestern en Estados Unido hancreado un electrodo para ...
BlindajePara que podamos hacernos una idea de la dureza del grafeno, JaffreyKysar y James Hone, propusieron una curiosa an...
ElectrónicaUna startup en Jessup, Maryland, espera poder lanzar al mercado esteaño uno de los primeros productos basado en...
Detectores y SensoresSi una molécula de un gas entra en contacto conel grafeno, éste sufre un cambio en la resistenciaeléc...
Pantalla Táctil CoreanaEn la actualidad, y superando todos los récords anteriores dentro de lasíntesis del grafeno en el l...
El equipo ya ha creado una pantalla táctil flexible mediante el uso delgrafeno basado en polímeros para fabricar los elect...
PantallasAngstron Materials Inc. , anunció hoy al mundo el desarrollo de susprimeras aplicaciones comerciales de grafeno. ...
Memorias FlashSamsung y la universidad de UCLA han anunciado que ese materialpodrá emplearse con éxito en las memorias fla...
Celdas SolaresUn nuevo dispositivo que combina el grafeno con nanoestructurasmetálicas especiales podría llevar a la fabri...
Tintas de GrafenoHay diferentes tipos de tintas conductoras en el mercado. Cada tintatiene sus ventajas y sus desventajas....
MedicinaSe están investigando las propiedades antibacterianas de estematerial. Como ejemplo, podemos mencionar el trabajo ...
MIT InvierteEl MIT ha anunciado la creación del Centro del MIT / MTL para dispositivosy sistemas basados en Grafeno (MIT-C...
Costossu fabricación es extraordinariamente barata ycualquier laboratorio puede obtenerlo, ya que elcarbono es un material...
LINKShttp://es.wikipedia.org/wiki/Grafenohttp://grafeno.com/crean-la-bateria-de-grafeno-que-dura-mas-de-una-semana-y-se-ca...
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Grafeno

  1. 1. Grafeno: Material del Futuro Presenta: Fontes Cantúa Oscar LISC 24091020 Seminario de Sistemas Computacionales
  2. 2. Que?El grafeno es una alotropía del carbono; la cual consiste en un teseladohexagonal plano (como un panal de abeja) formado por átomos decarbono y enlaces covalentes que se formarían a partir de lasuperposición de los híbridos sp2 de los carbonos enlazados.El nombre proviene de GRAFITO + ENO. En realidad, la estructura delgrafito puede considerarse como una pila de un gran número de láminasde grafeno superpuestas. Los enlaces entre las distintas capas degrafeno apiladas se debe a fuerzas de Van der Waals e interaccionesentre los orbitales π de los átomos de carbono.
  3. 3. En el grafeno, la longitud de los enlaces carbono-carbono es deaproximadamente 1,42 Å. (amstrong)El grafeno perfecto se constituye exclusivamente de celdas hexagonales;las celdas pentagonales o heptagonales son defectos. Ante la presenciade una celda pentagonal aislada, el plano se arruga en forma cónica; lapresencia de 12 pentágonos crearía un fulereno. De la misma forma, lainserción de un heptágono le daría forma de silla. Los nanotubos decarbono de pared única son cilindros de grafeno. el grafeno ha sidodefinido como un hidrocarburo aromático policíclico infinitamentealternante de anillos de sólo seis átomos de carbono. La molécula másgrande de este tipo se constituye de 222 átomos; 10 anillos de benceno.
  4. 4. Quien?El Premio Nobel de Física de 2010 fue otorgado a Andre Geim yKonstantin Novoselov por obtener grafeno de la punta de un lápiz, y susrevolucionarios descubrimientos sobre el material bidimensional grafeno.El repentino aumento del interés científico por el grafeno puede dar laimpresión de que se trata de un nuevo material. La realidad, sinembargo, es que el grafeno ha sido conocido y descrito desde hace almenos medio siglo. El enlace químico y su estructura se describierondurante la década de 1930, mientras la estructura de bandas electrónicafue calculada por primera vez por Wallace en 1949.La palabra grafenofue oficialmente adoptada en 1994, después de haber sido usada deforma indistinta con monocapa de grafito, en el campo de la ciencia desuperficies.
  5. 5. UtilidadEl grafeno tiene propiedades ideales para ser utilizado como componenteen circuitos integrados. El grafeno tiene una alta movilidad de portadores,así como un bajo nivel de ruido, lo que permite que sea utilizado comocanal en transistores de efecto de campo (FET). La dificultad de utilizargrafeno estriba en la producción del mismo material, en el substratoadecuado. Los investigadores están buscando métodos como latransferencia de hojas de grafeno desde el grafito (exfoliación) o como lagrafitización térmica de la superficie del carburo de silicio (el crecimientoepitaxial). En diciembre de 2008, IBM anunció que habían fabricado ycaracterizado transistores operando a frecuencias de 26GHz. En febrero del2010, la misma IBM anunció que la velocidad de estos nuevos transistoresalcanzaba los 100 GHz. En septiembre del 2010 se alcanzaron los 300GHz.
  6. 6. Propiedades•Algunos científicos de la Universidad de Ilinois en Michigan aseguran queel grafeno tiene propiedades de autoenfriamiento.•Alta conductividad térmica y eléctrica.•Alta elasticidad y dureza.•Resistencia (200 veces mayor que la del acero).•Soporta la radiación ionizante.•Es capaz de lograr adherencia de otras partículas.•Es muy ligero, como la fibra de carbono, pero más flexible. (Se puedeenrollar)•Menor efecto Joule; se calienta menos al conducir los electrones.•Consume menos electricidad para una misma tarea que el silicio.•Genera electricidad al ser alcanzado por la luz.
  7. 7. Otras Propiedades de Interés•Los electrones que se trasladan sobre el Grafeno se comportan comocuasipartículas sin masa. Son los llamados fermiones de Dirac. Dichosfermiones se mueven a una velocidad constante independientemente desu energía (como ocurre con la luz), en este caso a unos 106 m/s. Laimportancia del grafeno, en este aspecto, consiste en estudiarexperimentalmente este comportamiento que había sido predichoteóricamente hace más de 50 años. •El grafeno presenta un efecto llamado efecto Hall cuántico, por el cual la conductividad perpendicular a la corriente toma valores discretos, o cuantizados, permitiendo esto medirla con una precisión increíble. La cuantización implica que la conductividad del grafeno nunca puede ser cero.
  8. 8. Otras Propiedades de InterésEs casi completamente transparente y tan denso que ni siquiera el átomode helio puede atravesarlo.
  9. 9. Grafeno BicapaEl grafeno es un novedoso material bidimensional que puede ser vistocomo una monocapa de átomos de carbono dispuestos en una retículahexagonal. Cuando dos capas de grafeno se unen de una maneradeterminada, forman grafeno bicapa, un material muy interesante y pocousual.Tanto el grafeno como el grafeno bicapa poseen una serie decaracterísticas únicas, tales como una conductividad extremadamente altatermal y de electrones debido a la velocidad de los electrones y a la altacalidad de los cristales; así como resistencia mecánica.En palabras de Novoselov, “la tecnología de la producción de grafenomadura día a día, lo cual tiene un impacto inmediato tanto en el tipo decaracterísticas físicas que encontramos en este material, como en laviabilidad y la gama de posibles aplicaciones”. El profesor Geim agregóque “la alta calidad del grafeno bicapa lo convierte en un materialinteresante por derecho propio y. sin duda. tiene su propio nicho enmúltiples aplicaciones”.
  10. 10. UbicuidadSi ya nos parecía que la tecnología había invadido cada rincón denuestras vidas, el profesor Tomás Palacios Palacios quien recibió elpremio PECASE, tiene una visión:La apuesta del futuro es por la electrónica ubicua: estar conectadosa internet y con los demás en todo momento.Queremos que la libreta de notas tenga un componente electrónico quele permita comunicarse con nuestro teléfono móvil y transmitirautomáticamente la información que escribamos. O cuando miremos porla ventana, que el cristal tenga electrónica transparente que nos permitasaber qué temperatura hay afuera, cuál es el pronóstico del clima o siestamos recibiendo una llamada telefónica. O que el vaso de papel en elque nos sirven el café en la cafetería, tenga electrónica que nos dé lasnoticias del día. Palacios también visualiza anteojos con sensoresmédicos que nos avisen si tenemos fiebre o si nos va a dar gripe.
  11. 11. Elegido por CELa Comisión Europea ha elegido a el Grafeno como uno de los seisproyectos Flagship que optan a estar entre los dos que serán financiadospor la Unión Europea en el campo de las tecnologías de la información en lapróxima década.Una veintena de grandes empresas multinacionales -del calibre de IBM,Nokia o Texas Instruments- se han reunido en la sede del Consejo Superiorde Investigaciones Científicas (CSIC), para dar a conocer sus infinitasposibilidades y determinar su hoja de ruta en relación con conseguir esos1.000 millones de euros que la Comisión destinaría a su investigación enlos próximos 10 años."El grafeno será como el plástico. Estará en todas las partes, porque laamplitud de sus usos es enorme, mucho más allá del ámbito electrónico"
  12. 12. ProductoresLa empresa española Avanzare es ya la primera exportadora degrafeno de Europa, asegura el científico, especialmente hacia elcontinente asiático. Ahora el grafeno es más barato, pero cuando secomenzó a investigar, un gramo de grafeno costaba más que el PIB detoda la Unión Europea, así que trabajaba sólo con milésimas demilímetros.Pero en pocos años, la situación ha cambiado mucho. Ahora existenunos cuatro o cinco métodos de producción, de diferentes calidades, yla demanda ha hecho bajar los precios, aunque aún quedan muchasposibilidades por explorar.
  13. 13. Aplicaciones y Usos: EnergíaCientíficos de la Universidad de Northwestern en Estados Unido hancreado un electrodo para las baterías de ión de litio que permite que lasbaterías conserven la carga hasta diez veces más que la tecnologíaactual. Las baterías con el nuevo electrodo también se pueden cargar diezveces más rápido que las actuales. Uno de los cambios clave estárelacionado con la perforación de orificios minúsculos en la batería.Las pilas que usan la novedosa tecnología podrían estar en las tiendas enlos próximos tres o cinco años, estiman los investigadores.Una batería de un teléfono celular fabricada con las técnicas que handesarrollado en la universidad estadounidense se cargaría en 15 minutosy duraría una semana.La desventaja de la nueva tecnología es que, después de que la bateríaha sido cargada alrededor de 150 veces, pierde potencia.
  14. 14. BlindajePara que podamos hacernos una idea de la dureza del grafeno, JaffreyKysar y James Hone, propusieron una curiosa analogía. Comparó laspruebas realizadas por su equipo con poner una cubierta de plásticosobre una taza de café y medir la fuerza que requeriría pinchar esacubierta con un lapicero. Pues bien, según explicó Hone, si en lugar deplástico lo que se pusiera sobre la taza de café fuera una lámina degrafeno, después situáramos encima un lápiz, y en lo alto de éstecolocáramos un automóvil que se sostuviera en equilibrio sobre él, lalámina de grafeno ni se inmutaría. Se puede decir, sin duda, que elgrafeno es el material más duro del mundo.
  15. 15. ElectrónicaUna startup en Jessup, Maryland, espera poder lanzar al mercado esteaño uno de los primeros productos basado en el grafeno. VorbeckMaterials está fabricando tintas conductoras basadas en el grafeno y quepueden ser utilizadas para imprimir antenas RFID (identificación porradiofrecuencia, por sus siglas en inglés) y contactos eléctricos parapantallas flexibles. La compañía, que se aprovecha del bajo coste de lastintas de grafeno, posee un acuerdo con el gigante de productosquímicos alemán BASF para lanzar al mercado este producto en breve.Será la prueba definitiva de que el grafeno es un material del presente.AeronáuticaEl Pentágono ha asignado tres millones de dólares a la Universidad dePrinceton para que desarrolle diminutas hojas de grafeno que, añadidasal combustible empleado en los motores de los aviones supersónicos,consigan una optimización en su funcionamiento y una reducción en elconsumo y la contaminación ambiental. Según los científicos, estedesarrollo puede alumbrar el nacimiento de una nueva era en los motoresde combustión de las aeronaves. Los aditivos de combustible fabricadoscon partículas minúsculas de grafeno podrían lograr que los avionessupersónicos vuelen aún más rápido y que sus motores lleguen a contarcon mejores condiciones de eficiencia y protección de la sostenibilidadambiental.
  16. 16. Detectores y SensoresSi una molécula de un gas entra en contacto conel grafeno, éste sufre un cambio en la resistenciaeléctrica. Un grafeno perfecto, gracias a su granconductividad, es muy sensible al cambio y puededetectar moléculas individuales de gas.Velocidad de ProcesoSe podrían lograr microprocesadores de hastaun terahertz (cientos de veces mas rápido de loque teóricamente podría llegar a ser uno desilicio como máximo)ver el post que hice alrespecto “Adios Silicio, Hola Grafeno, nuevoschips ultra rápidos”.
  17. 17. Pantalla Táctil CoreanaEn la actualidad, y superando todos los récords anteriores dentro de lasíntesis del grafeno en el laboratorio, un grupo de investigadores deSamsung y de la Universidad Sungkyunkwan, en Corea, ha producidouna capa continua de grafeno puro del tamaño de una televisión grande,imprimiéndolo a través de rodillos colocados en la parte superior de unahoja de poliéster flexible y transparente de 63 centímetros de ancho
  18. 18. El equipo ya ha creado una pantalla táctil flexible mediante el uso delgrafeno basado en polímeros para fabricar los electrodostransparentes de la pantalla. El material utilizado actualmente paracrear componentes electrónicos transparentes, el óxido de estaño eindio, resulta caro y frágil. La producción de grafeno sobre hojas depoliéster capaces de doblarse es el primer paso en la creación decomponentes electrónicos transparentes más fuertes, más baratos ymás flexibles. "Podríamos, en teoría, enrollar nuestro iPhone yponerlo detrás de la oreja como si fuera un lápiz", afirma Tour.
  19. 19. PantallasAngstron Materials Inc. , anunció hoy al mundo el desarrollo de susprimeras aplicaciones comerciales de grafeno. El desarrollo continuo delas pantallas táctiles para la electrónica de consumo está llevando a unacreciente necesidad de mejorar la tecnología. Angstron Materials ofreceuna variedad de materiales de grafeno en tamaños que van desde lanano a micrones en los ejes x, y y z, estos materiales avanzados serefieren colectivamente como nano plaquetas grafeno (NGP). NGPofrecen un mejor comportamiento de los materiales en aspectostérmicos, barreras mecánicas y propiedades de conductividad eléctricas.Como resultado, Angstron Materials es capaz de trabajar con lasempresas para los usos específicos que incluyen baterías, pilas decombustible, supercondensadores, el peso estructural de componentesde la luz así como la interferencia electromagnética (EMI), interferenciasde radio frecuencia (RFI), la descarga electrostática (ESD ), rayo y otroscompuestos estructurales y funcionales aplicaciones.
  20. 20. Memorias FlashSamsung y la universidad de UCLA han anunciado que ese materialpodrá emplearse con éxito en las memorias flash.La empresa surcoreana trabaja para poder incorporar ese material ensus memorias flash, ya que según se desprende de las investigacionesllevadas a cabo junto a la universidad californiana, emplear el grafeno enlugar del silicio podría alargar la vida útil de esos productos.Las memorias flash podrá aumentar gracias al uso del grafeno y lasceldas serían más pequeñas, por lo que también se reduciría su espacio.El proceso de fabricación de los futuros dispositivos de almacenamientoserá más sencillo.El objetivo final que persigue Samsung es poder comercializar lascitadas memorias hechas con grafeno dentro de unos años.
  21. 21. Celdas SolaresUn nuevo dispositivo que combina el grafeno con nanoestructurasmetálicas especiales podría llevar a la fabricación de mejores célulassolares y sistemas de comunicaciones ópticas. Esto, al menos, es lo queafirman investigadores del Reino Unido que han medido un aumento de20 veces la cantidad de luz capturada por el grafeno cuando está cubiertopor esas nanoestructuras. El trabajo proporciona evidencias adicionalesde que el material podría ser ideal para la fabricación de dispositivosfotónicos y optoelectrónicos. Los investigadores también han demostradoque pueden hacer células solares básicas, dispositivos emisores de luz,pantallas táctiles, fotodetectores y láseres de bloqueo ultrarrápidos degrafeno. Sin embargo, hay, por supuesto desventajas: su “eficienciacuántica externa” es baja; lo que implica que absorbe menos del 3% de laluz que incide sobre él. Por otra parte, la corriente eléctrica útil sólo puedeextraerse de dispositivos basados ​en grafeno que temgan contactoseléctricos con una asimetría optimizada, algo que ha demostrado ser difícilde lograrse.
  22. 22. Tintas de GrafenoHay diferentes tipos de tintas conductoras en el mercado. Cada tintatiene sus ventajas y sus desventajas. Se siguen buscando nuevosmateriales como alternativa a los materiales actuales (plata o cobre). Elgrafeno es uno de ellos y está empezando a revolucionar el mercado dela electrónica impresa.Otra ventaja muy interesante es la baja temperatura de curación o desinterización, que abre posibilidades en diferentes sustratos. En brevelas tintas de grafeno estarán disponibles para ser utilizadas en inyecciónde tinta.Se están realizando estudios para la mejora de las tintas de grafeno paraimpresión serigráfica, ya que hoy por hoy, éstas presentan problemas demigración.La aplicación directa de estas tintas está en la impresión de circuitos,Smart packaging, Smart labels, LEDs órganicos, células fotovoltaicas
  23. 23. MedicinaSe están investigando las propiedades antibacterianas de estematerial. Como ejemplo, podemos mencionar el trabajo de los deinvestigadores del Shanghai Institute of Applied Physics (China). Esteequipo ha intentado crecer diversas cepas bacterianas sobre papel deóxido de grafeno, y células humanas. Las bacterias no pudieron crecersobre el papel, mientras que no se observó ningún efecto adverso sobrelas células. Así, dado el efecto antibacteriano del grafeno y el hecho deque puede ser producido en grandes volúmenes, este material podríautilizarse para vendajes, envases para alimentos o para fabricar prendasde vestir y calzado sin olor.
  24. 24. MIT InvierteEl MIT ha anunciado la creación del Centro del MIT / MTL para dispositivosy sistemas basados en Grafeno (MIT-CG). Este centro interdepartamentalforma parte de los Laboratorios de Tecnología de Microsistemas (MTL),reúne a investigadores del MIT y socios industriales para avanzar en laciencia y la ingeniería de tecnologías basados ​en el grafeno.El lanzamientodel Centro MIT / MTL para Dispositivos y Sistemas de grafeno se llevó acabo en el MIT el 28 de julio de 2011 con una importante participación delas agencias de la industria y el gobierno.
  25. 25. Costossu fabricación es extraordinariamente barata ycualquier laboratorio puede obtenerlo, ya que elcarbono es un material ampliamente conocido.En 2008, el grafeno producido por exfoliación era unode los materiales más caros sobre la Tierra: unamuestra de tamaño similar a la sección transversal deun cabello humano costaba más de 80M€ (alrededorde 80 millones de € cada cm2).Desde entonces, los procedimientos de exfoliación sehan ampliado a escalado industrial, y hoy día lascompañías venden grafeno por toneladas.Por tanto, en un período de tiempo de sólo un año elcm2 ha pasado de 80M€ a 80€. Incluso se haconseguido hoy día grafeno a más bajo coste a partirde níquel, tal y como describen recientementecientíficos coreanos a partir de obleas de hasta 80 cm.
  26. 26. LINKShttp://es.wikipedia.org/wiki/Grafenohttp://grafeno.com/crean-la-bateria-de-grafeno-que-dura-mas-de-una-semana-y-se-carga-en-15-minutos/http://grafeno.comhttp://www.bbc.co.uk/mundo/noticias/2011/11/111107_tecnologia_celulares_transparentes_mr.shtmlhttp://alt1040.com/2011/09/grafeno-electronica-2024Nanotechweb.orghttp://ciencianet.com.ar/222/el-grafeno-continua-sorprendiendohttp://www.neoteo.com/grafeno-el-material-de-dioshttp://youtu.be/zrQz1CQO8yohttp://www.iesfuentenueva.net/proyecto/index.php?option=com_content&view=article&id=1440:el-grafeno-y-su-uso-en-la-informatica&catid=57:general&Itemid=82http://youtu.be/u_WWL6ckU80http://angstronmaterials.com/in-the-news/new-high-quality-graphene-oxide-product/http://the-bunker.foroactivo.net/t546-pantalla-de-grafeno-no-comenthttp://www.theinquirer.es/2011/09/05/samsung-investiga-con-grafeno-en-las-memorias-flash.htmlhttp://www.taringa.net/posts/ciencia-educacion/12759352/Con-el-grafeno-se-podrian-crear-celulas-solares-perfectas.htmlhttp://uipoo.org/2011/grafeno-2http://recursostic.educacion.es/observatorio/web/cajon-de-sastre/38-cajon-de-sastre/965-grafeno-iel-inminente-impacto-sobre-nuestra-vida-cotidianahttp://www.gestiondecolor.com/blog/i/33661/128/las-tintas-conductoras-basadas-en-grafeno-estan-revolucionado-el-mercado-de-la-electronica-impresa
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  28. 28. GRAFENO: Material del Futuro HoyLOS DIOSES VISTEN DE CARBONO,Y PRONTO NOS DARAN UNDESFILE DE PASARELA… EN LACARPA DE LA TECNOLOGIA…

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