De Interés : Qué son los materiales bidimensionales y cómo van a revolucionar el mundo

En 2004 se consiguió fabricar grafeno con un trozo de cinta aislante. Desde entonces, los materiales bidimensionales son la eterna promesa para la informática, la energía o la construcción.

En 2004, los físicos de la Universidad de Manchester,  Andre Geim y Konstantin Novoselov usaron cinta adhesiva para pelar un fragmento de grafito en hojas cada vez más finas hasta que consiguieron quedarse con una única capa de átomos de carbono entrelazados en un patrón hexagonal. Fue la primera vez que se logró producir grafeno, el material del futuro, y les sirvió a ambos científicos para ganar el Premio Nobel 2010.

El grafeno es sólo la punta de lanza de los conocidos como materiales bidimensionales, una nueva generación de materiales con unas propiedades tan únicas que prometen una revolución sin comparación en los futuros dispositivos informáticos, las comunicaciones inalámbricas, el campo de la energía y de la salud.

Se trata de unos materiales, como decíamos, formados por una sola capa atómica (es decir, sólo unos pocos átomos o, como en el caso del grafeno, tan sólo un átomo de espesor) y que tienen, además, la particularidad de poder plegarse sobre sí mismos, con lo que pueden incluirse varias capas de estos materiales en el espacio que habitualmente ocupa una sola de un material convencional.

Por si fuera poco, los materiales bidimensionales cuentan con otra especial característica oculta: son intercambiables. Esto significa que los científicos podrán combinar distintas sustancias entre sí, como si de piezas de Lego se tratara, con el fin de conseguir multiplicar las propiedades de cada uno de los materiales o, incluso, conseguir unas funcionalidades completamente nuevas que ninguno de los dos compuestos por separado ofrece.

Samsung progresa con el grafeno, posible material para ‘wearables’ y pantallas curvas

El grafeno es el material más conocido de esta nueva generación, pero no es el único ni mucho menos. Si se ha conseguido simplificar la composición atómica del grafito para conseguir grafeno, lo mismo ocurre con el boro (borofeno), el germanio (germaneno) o el fósforo (fosforeno). Incluso se ha conseguido ya producir de forma estable el carbino, compuesto de una monocapa atómica de carbono. Existen materiales bidimensionales superconductores de electricidad, otros aislantes, algunos permeables y otros impermeables. Dicho de otro modo: las posibilidades que se abren a la ciencia y la tecnología son prácticamente infinitas.

Cómo es el grafeno

De esta nueva generación de materiales, el más explorado y sobre el que más estudios se han realizado es el grafeno. Se trata de un compuesto más resistente que el acero pero, al estar formado de una sola capa atómica, es increíblemente ligero. Es más duro que el diamante, impermeable (excepto al vapor de agua) y un gran conductor térmico y eléctrico, resistente y elástico.

Es precisamente esta última propiedad la que más futuro otorga a este material, especialmente en cuanto a capacidad de procesar flujos eléctricos en chips y transistores informáticos a nanoescala. No en vano, en el grafeno los electrones se comportan como si no tuvieran masa, moviéndose hacia adelante a velocidades de un millón de metros por segundo. Por establecer una comparación: la velocidad de la luz en el vacío se mueve a “sólo” 300 millones de metros por segundo.

¿Qué se podrá hacer con estos materiales bidimensionales?

En el ámbito informático, la flexibilidad del grafeno y los materiales bidimensionales en general puede facilitar la llegada de los smartphones de pantalla curva. Pero también tendrá implicaciones radicalmente fuertes en los transistores y la producción de microchips (llegando hasta el extremo de implantar circuitos eléctricos tan finos que puedan pegarse en nuestra piel), así como en el almacenamiento de datos e, incluso, en la fabricación de dispositivos de visión infrarroja más efectivos y económicos.

En cuanto a la energía, la llegada del grafeno permitirá baterías más ligeras, con menor pérdida de energía y con mayor número de ciclos de carga admitidos. Básicamente todo aquello que demandan los coches eléctricos y el autoconsumo eléctrico sostenible para ser rentables y atractivos económicamente a una gran parte de la población.

Pronto veremos baterías de grafeno más ligeras y duraderas

En construcción, ya se está explorando la posibilidad de incorporar capas de grafeno en el pavimento de las carreteras para absorber el monóxido de carbono y el óxido de nitrógeno, ambos compuestos contaminantes que puede “limpiar” el grafeno. Mismo caso con las aguas residuales, donde se puede usar el grafeno como filtro de agua.

Sin embargo, no parece que el grafeno vaya a expandirse de forma masiva en el ámbito informático en un futuro cercano. Como ya contamos en TICbeat, los expertos creen que el grafeno no se podrá utilizar a gran escala hasta que el proceso de producción alcance la marca de 7 nanómetros. En la actualidad este plan de producción se maneja en el entorno de los 14 nanómetros. ¿La fecha estimada para este salto cuantitativo? 2024.

via TICbeat http://www.ticbeat.com

August 7, 2016 at 05:12AM

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