Grafeno: sueño o realidad de la nanotecnología

Figura I.

A raíz de la decisión de otorgar el Premio Nobel de Física 2010 a los científicos Andrei Geim y Konstantin Novoselov por sus revolucionarios descubrimientos sobre el grafeno, la prensa sensacionalista nos ha presentado este material como si fuera un objeto matemático: “grafeno material bidimensional”. Con exactitud debemos decir que el grafeno es una estructura laminar plana, de un átomo de grosor, compuesta por átomos de carbono densamente empaquetados en una red cristalina mediante enlaces covalentes que se formarían a partir de la superposición de los enlaces híbridos sp² de los átomos de carbonos. Debido a ese tamaño de espesor laminar, del orden de las dimensiones de un átomo de carbono, el grafeno debe considerarse como una nanoestructura “cuasi bidimensional” denominada por las siglas Q2D (quasi bidimensional system).

El grafeno tiene un origen muy humilde: el grafito (Figura 1), que es una de las formas alotrópicas en las que se puede presentar el carbono junto al diamante y a los fulerenos. Este material es conocido desde hace siglos y fue nombrado así por Abraham Gottlob Werner en el año 1789; el término grafito deriva del griego (graphein) que significa escribir. También se denomina plumbagina y plomo negro.

La estructura cristalina del grafito puede considerarse formada por varias capas de grafeno superpuestas (Figura 2). Esta estructura laminar hace que el grafito sea un material marcadamente anisótropo y que sus propiedades fundamentales sean su color negro con brillo metálico y que se trate de un material refractario que se exfolia con facilidad. En la dirección perpendicular a las capas presenta una conductividad eléctrica baja que aumenta con la temperatura, comportándose de esta forma como un semiconductor. Sin embargo, a lo largo de las capas la conductividad eléctrica es mayor y aumenta proporcionalmente con la temperatura, comportándose como un conductor semi-metálico.