Para que se utiliza el grafeno

de qué está hecho el grafeno

Las aplicaciones potenciales del grafeno incluyen circuitos eléctricos/fotónicos ligeros, delgados y flexibles, células solares y diversos procesos médicos, químicos e industriales mejorados o habilitados por el uso de nuevos materiales de grafeno[1].

En 2008, el grafeno producido por exfoliación era uno de los materiales más caros de la Tierra, ya que una muestra del área de una sección transversal de un cabello humano costaba más de 1.000 dólares en abril de 2008 (unos 100.000.000 dólares/cm2)[2] Desde entonces, los procedimientos de exfoliación se han ampliado y ahora las empresas venden grafeno en grandes cantidades[3] El precio del grafeno epitaxial sobre carburo de silicio está dominado por el precio del sustrato, que era de aproximadamente 100 dólares/cm2 en 2009. Hong y su equipo en Corea del Sur fueron pioneros en la síntesis de películas de grafeno a gran escala utilizando la deposición química de vapor (CVD) sobre finas capas de níquel, lo que desencadenó la investigación sobre aplicaciones prácticas,[4] con tamaños de oblea de hasta 760 milímetros[5] En 2017, la electrónica de grafeno se estaba fabricando en una fábrica comercial en una línea de 200 mm[6].

para qué sirve el grafeno bbc bitesize

El grafeno, el famoso alótropo bidimensional del carbono, es un material tan versátil como cualquier otro descubierto en la Tierra. Sus sorprendentes propiedades como material más ligero y resistente, junto con su capacidad para conducir el calor y la electricidad mejor que cualquier otro, hacen que pueda integrarse en un gran número de aplicaciones. En un principio, esto significará que el grafeno se utilizará para ayudar a mejorar el rendimiento y la eficiencia de los materiales y sustancias actuales, pero en el futuro también se desarrollará junto con otros cristales bidimensionales (2D) para crear algunos compuestos aún más sorprendentes que se adapten a una gama aún más amplia de aplicaciones. Para entender las posibles aplicaciones del grafeno, primero hay que conocer las propiedades básicas del material.

La primera vez que se produjo grafeno de forma artificial, los científicos tomaron literalmente un trozo de grafito y lo diseccionaron capa a capa hasta que sólo quedó una única capa. Este proceso se conoce como exfoliación mecánica. Esta monocapa de grafito resultante (conocida como grafeno) sólo tiene un átomo de grosor y es, por tanto, el material más fino que se puede crear sin volverse inestable al estar abierto a los elementos (temperatura, aire, etc.). Como el grafeno sólo tiene un átomo de grosor, es posible crear otros materiales intercalando las capas de grafeno con otros compuestos (por ejemplo, una capa de grafeno, una capa de otro compuesto, seguida de otra capa de grafeno, y así sucesivamente), utilizando efectivamente el grafeno como andamiaje atómico a partir del cual se diseñan otros materiales. Estos compuestos recién creados también podrían ser materiales superlativos, al igual que el grafeno, pero con un potencial de aplicaciones aún mayor.

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El grafeno es, básicamente, una sola capa atómica de grafito; un mineral abundante que es un alótropo del carbono que está formado por átomos de carbono muy fuertemente enlazados y organizados en una red hexagonal. Lo que hace que el grafeno sea tan especial es su hibridación sp2 y su finísimo grosor atómico (de 0,345 nm). Estas propiedades son las que permiten al grafeno batir tantos récords de resistencia, electricidad y conducción del calor (además de muchos otros). Ahora vamos a analizar qué hace que el grafeno sea tan especial, cuáles son sus propiedades intrínsecas que lo separan de otras formas de carbono y de otros compuestos cristalinos en 2D.

Antes de que se aislara el grafeno monocapa en 2004, se creía teóricamente que los compuestos bidimensionales no podían existir debido a la inestabilidad térmica al separarse. Sin embargo, una vez que se aisló el grafeno, quedó claro que era realmente posible, y los científicos tardaron en averiguar exactamente cómo. Después de estudiar las láminas de grafeno en suspensión mediante microscopía electrónica de transmisión, los científicos creyeron encontrar la razón en una ligera ondulación del grafeno que modificaba la estructura del material. Sin embargo, investigaciones posteriores sugieren que en realidad se debe a que los enlaces carbono-carbono del grafeno son tan pequeños y fuertes que impiden que las fluctuaciones térmicas lo desestabilicen.

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Figura 1. Resumen de la plataforma de sensores basados en grafeno para la monitorización de la salud. Se puede distinguir entre aplicaciones no invasivas e invasivas, como los sensores portátiles para monitorizar señales biofísicas, bioquímicas y ambientales, y los dispositivos implantables para el sistema nervioso, cardiovascular, digestivo y locomotor.

En esta revisión, partimos de una breve descripción de la importancia y la urgencia de la monitorización de la salud, así como de las ventajas del grafeno en los sensores y su biocompatibilidad. A continuación, nos centraremos en los últimos sensores basados en el grafeno, incluyendo la monitorización de la salud invasiva y no invasiva y sus novedosas estructuras, mecanismos de detección e innovaciones tecnológicas. También se presentarán los componentes de los sistemas de sensores. Por último, se esbozan los posibles retos y las perspectivas de futuro de los sistemas de detección basados en el grafeno.

Los materiales implantados deben tener una excelente biocompatibilidad y una baja toxicidad con los seres humanos, según se describe. Por tanto, la evaluación de la seguridad de los implantes basados en grafeno tiene una importancia predominante. Dado que los sensores implantables basados en el grafeno se utilizan en la actualidad principalmente en la neurociencia, aquí hacemos hincapié en los efectos de los GBN en el sistema nervioso central. El grafeno es un material atractivo para la implementación de dispositivos implantables cerebrales multifuncionales, debido a sus propiedades fisicoquímicas únicas, como la flexibilidad, la alta transparencia óptica y la conductividad eléctrica. Sin embargo, las células cerebrales y los circuitos neuronales están directamente expuestos a los implantes basados en grafeno (Fadeel et al., 2018).