Conferencia sobre el grafeno

2. El Grafeno
Leomar Acosta Ballesteros
Maestría en Ciencias Física
Universidad Tecnológica de Panama
Sede de Veraguas

3. ANTECEDENTES

4. Richard Feynman
Richard Feynman. Premio Nobel por la Física en
1965
Durante la reunión de la Sociedad Americana de Física de la
división de la Costa Oeste, en 1959, Feynman ofreció por vez
primera una visión de la tecnología totalmente nueva, imaginando
enciclopedias escritas en la cabeza de un pin, con “toda la
información que el hombre cuidadosamente ha acumulado en
todos los libros del mundo… escritos… en un cubo de material de
unas dos centésima de una pulgada de ancho.”
• Un motor de 1 /64” (1960)
• Escribir la página de un libro en 1/25,000. (1985).

5. Premio Nobel del 2010

6. ¿QUÉ ES?

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. Propiedades

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. ¿CÓMO SE FABRICA?

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. 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/jun
e/20061001.asp

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. Diagrama de cómo obtener grafeno?

15. Propiedades del Grafeno optenido de
diferentes maneras

16. El método cinta adhesiva

17. ¿QUÉ SE ESPERA?

18. La ruta a seguir (qué se espera?)
A roadmap for graphene
K. S. Novoselov,V. I. Fal′ko, L. Colombo, P. R. Gellert, M. G. Schwab & K. Kim
Nature 490, 192–200 (11 October 2012) doi:10.1038/nature11458
Received 05 April 2012 Accepted 13 July 2012 Published online 10 October 2012
http://www.nature.com/nature/journal/v490/n7419/full/nature11458.html

19. 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

20. 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.