El Grafino podría ser el próximo competidor del Grafeno

por | Mar 11, 2012 | Curiosidades | 0 Comentarios

Grafino, próximo competir del Grafeno

El grafeno, al que se ha apodado también como el “material milagroso” del siglo XXI por sus múltiples aplicaciones en el campo de la electrónica, podría tener un competidor: “El Grafino”.

Un trabajo publicado en la revista Physical Review Letters ha examinado mediante simulaciones informáticas las propiedades electrónicas de este material que aún debe ser sintetizado en el laboratorio. El estudio muestra que, al igual que el grafeno, el grafino es capaz de conducir los electrones a gran velocidad, pero en una única dirección, dicha propiedad podría aprovecharse para diseñar transistores y otros componentes electrónicos mucho más rápidos que los actuales, afirma Andreas Görling, uno de los autores del trabajo, de la Universidad de Erlangen-Nuremberg (Alemania).

En el caso del grafino los enlaces son dobles o triples, y la estructura resultante no es siempre hexagonal, por lo que existen muchos tipos de grafino posibles. El equipo de Görling ha simulado por ordenador las propiedades electrónicas de distintas formas de grafino

Ambos materiales consisten en una lámina plana de átomos de carbono unidos por enlaces. En el caso del grafeno, estos enlaces son sencillos o dobles, y se crea un patrón hexagonal que parece una malla gallinera en miniatura. Esta estructura forma lo que se llama cono de Dirac, que hace que los electrones que circulan a través del grafeno se comporten como si no tuvieran masa, por lo que pueden viajar a gran velocidad.

En el caso del grafino los enlaces son dobles o triples, y la estructura resultante no es siempre hexagonal, por lo que existen muchos tipos de grafino posibles. El equipo de Görling ha simulado por ordenador las propiedades electrónicas de distintas formas de grafino.

En una de ellas, el 6,6,12-grafino, se han encontrado también los conos de Dirac, lo que sugiere que el material también puede conducir los electrones a gran velocidad, pero en una única dirección.

Mientras que algunos físicos teóricos se muestran escépticos con el descubrimiento, otros lo aplauden y el equipo de Görling insiste en que ahora es necesario sintetizar el 6,6,12-grafino en laboratorio para probar en la práctica sus increíbles propiedades.

En la imagen siguiente tenemos un esquema del grafeno (a) comparado con las tres hojas de grafino simuladas por los investigadores. Llama especialmente la atención la imagen (d), el 6,6,12-grafino, que posee simetría rectangular, lo que le da unas curiosas propiedades que veremos más adelante.

Esquema de la estructura del grafeno (a), del α-grafino (b), del β-grafino (c), y del 6,6,12-grafino (d). Haz click en la imagen para ampliarla.

Para el β-grafino la cosa es ligeramente diferente. También tiene simetría hexagonal, pero en este caso los conos de Dirac aparecen desplazados con respecto al grafeno y al α-grafino. Tenemos un total de seis conos colocados cerca del punto M, según nos acercamos desde Γ, con una pendiente mucho más suave.

Bandas electrónicas del β-grafino y representación de uno de sus conos de Dirac.

Quizá no lo habéis visto, pero si os fijáis bien en la representación de los conos comprobaréis que el punto de Dirac no coincide con la energía de Fermi (el plano gris). En uno de los casos está ligeramente por encima de este punto y en el otro por debajo. ¿Esto qué quiere decir? Pues que el 6,6,12-grafino es un material autodopado.

A diferencia de los semiconductores usados en electrónica para hacer diodos o transistores, que tenemos que dopar artificialmente añadiéndoles átomos de otros elementos, el 6,6,12-grafino presenta un dopaje de forma natural, según sea la dirección en la que trabajemos. Es decir, las propiedades eléctricas van a tener una anisotropía direccional, ya que es capaz de conducir mediante movimiento de electrones o mediante movimiento de huecos, y por tanto mostrar unas características físicas u otras, según la corriente eléctrica viaje en la dirección X o en la Y. Recordemos que el grafeno y el grafino son sistemas bidimensionales de un solo átomo de espesor, de modo que la componente Z no tiene sentido considerarla.

Conclusiones

Los resultados de estas simulaciones sobre el grafino han conseguido derribar un par de mitos que se establecieron con el estudio del grafeno. El primero es que la estructura de conos de Dirac no es única del grafeno, y el segundo y más importante es que no es necesario que la simetría del sistema sea hexagonal para que aparezcan dichos conos. Por supuesto esto son solo simulaciones realizadas mediante computación que necesitan una validación experimental, pero los resultados parecen ser bastante sólidos. Tendremos que estar atentos a los próximos meses cuando se consigan fabricar capas de estos tipos de grafino lo suficientemente grandes como para poder investigar con ellas, y que estos resultados teóricos sean demostrados o desechados.

Lo que está claro es que el futuro de la ciencia de materiales está completamente abierto y cada poco tiempo aparecen nuevos materiales completamente revolucionarios que podrían cambiar de una forma radical la ciencia y la tecnología tal y como la conocemos. Y esto, es la mayor alegría para un investigador.

Via: 

http://www.wisphysics.es/2012/03/duelo-de-carbonos-grafeno-contra-grafino

http://www.muyinteresante.es/grafino-el-hermano-desconocido-del-grafeno

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