La palabra grafeno proviene de grafito y la terminación “eno” designa a un tipo de hidrocarburos en química orgánica. Esto se debe a que el grafeno es una de las varias formas que tiene el elemento carbono. Cuando un
elemento se nos “presenta” en varias sustancias elementales (y perdonen la
redundancia) se le denominan alótropos o alotropías del elemento. Para ser
específico el carbono presenta varias alotropías: el carbón vegetal, la hulla o
carbón mineral, el grafito y el diamante son los más conocidos. Todos tienen la
misma característica básica de una sustancia elemental, todos sus átomos son de
carbono solo que dispuestos químicamente de diversa manera.
En el caso del grafeno lo especial del grafeno es la forma de sus moléculas: tiene forma
hexagonal plana, pues forma un tipo de enlace se debe a una propiedad química
del carbono llamada “hibridación sp2” que no entraré muchos detalles en
describir pero que es común a los compuestos de carbono llamados alquenos (los
hidrocarburos a los que me refería en un principio). Este tipo de hibridación
permite que los átomos se acomoden formando hexágonos perfectos cuyos vértices
están formados por los átomos de carbono y los lados por los enlaces químicos
que los unen. Pero no se forman hexágonos individuales. Se forma una especie de
enrejado o red de hexágonos que podríamos decir que es casi infinita. Muchos
químicos la comparan con los teselados de cerámica que se usan para cubrir pisos
o paredes de las casas.
El grafeno fue descubierto en los principios del siglo
XX a partir del grafito. Aunque en un principio se pensó que eran cosas
totalmente diferentes el grafito se puede describir como una serie de capas de
grafeno superpuestas una sobre la otra, a semejanza de sábanas o manteles
colocados uno sobre los otros, de manera que los átomos de una “sábana o mantel”
está muy unidos pero separados de los átomos de los manteles superiores o
inferiores. Esto le las propiedades tan características al grafito.
La
importancia que ha adquirido en los últimos años el grafeno se debe a un trabajo
realizaron dos investigadores uno holandés de origen ruso-alemán y otro
ruso-británico que les valió el premio nobel de física por sus trabajos con este
material. Una característica que se explota en el grafeno es que los electrones
pueden viajar con mucha libertad a lo largo de todo el enrejado, a semejanza de
lo que ocurre con los metales, convirtiéndolo en un excelente conductor
eléctrico y además desde el punto de vista químico todo el enrejado se comporta
como una única molécula, una macro-molécula o super-molécula como la describen.
Hoy día tienen importantes aplicaciones en electrónica como
en la construcción de
transistores de grandes frecuencias que permitirían aumentar la velocidad de los
procesadores. Los principales desafíos consisten en el poder crear una capa de grafeno en una superficie adecuada y
evitar el sobrecalentamiento de los transistores.
