Plan De Tesis Grafeno, Futuro reemplazo del cobre

Plan De Tesis Grafeno, Futuro reemplazo del cobre

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CALLAO

FACULTAD DE INGENIERA ELCTRICA Y ELECTRNICA

ESCUELA PROFESIONAL DE INGENIERA ELECTRNICA

PLAN DE TESIS

GRAFENO; EL MATERIAL DEL FUTURO; PROBABLE REEMPLAZO DEL COBRE.

AUTOR : CARRILLO GONZALES, JEAN POOL1223220571.ASESOR : Ing. ALFARO RODRGUEZ CARLOS HUMBERTO

CALLAO PER JULIO 2013

NDICE

CARTULA........................1NDICE............................2INTRODUCCIN.......................51. PLANTEAMIENTODEL PROBLEMA..................................................................80. Determinacin del problema..........................................................80. Formulacin del problemas.................................................91. Problema General.......................................91. Sub-problemas.................90. Objetivos de la investigacin......................................91.3.1Objetivo General.............................91.3.2Objetivos Especficos......................100. Justificacin.................103. Limitaciones y facilidades..................113. Delimitaciones de la investigacin.........................111. Delimitacin espacial.........................111. Delimitacin temporal.............................................................111. Delimitacin social.......................................................111.5.2Facilidades.................................13

1. FUNDAMENTO TERICO......................131. Antecedentes de la Investigacin..........................................................131. Marco conceptual.......................................................161. Marco Terico..........................................231. Definicin de trminos.................................261. HIPTESIS................................................282. Hiptesis General.............................................282. Sub Hiptesis....................................28

1. METODOLOGA............................................293. Relacin entre las variables de la investigacin.....................................................................293. Operacionalizacin de variables......................................................303. Tipo de investigacin...................................................313. Nivel de Investigacin..............................................................323. Etapas de la investigacin.....................................................................323. Poblacin yMuestra..................................................................343. Tcnicas e instrumentos de recoleccin de3. datos...............................................................................................34

4.8 Serie de Articulos sobre el Grafeno..35FUENTES DE INFORMACIN..............................................81

Fuentes bibliogrficas.......................................................81

INTRODUCCIN

El cobre abunda, por lo que es unaopcinrelativa comparada con otros buenos conductores, tales como el oro y la plata. Es dctil aunque relativamente fuerte, los fabricantes pueden transformarlo fcilmente en alambre fino que resista la fractura. El cobre tiene mayor conductividad elctrica y trmica que la mayora de los metales, puede transportar electricidad y calor con una considerable eficacia y relativa seguridad, especialmente en comparacin con otras alternativas tales como el aluminio.

Al seleccionas un buen conductor, los fabricantes van en busca de algo ms que el mecanismo de conductividad elctrica. El alambre de cobre usado como un conductor tiene beneficios prcticos. Es un material barato, seguro y fiable que ha demostrado dichas cualidades durante ms de un siglo de aplicaciones comerciales, desde los primeros telgrafos hasta las spercomputadoras modernas.Existen otros materiales que puedan ser utilizados como conductores elctricos?S, casi todos los materiales conducen la electricidad en un cierto grado. Pero para ser un serio candidato a ser utilizado como conductor elctrico, un material debe combinar una conductividad muy alta con pocas pero importantes caractersticas mecnicas. Por esa razn, prcticamente, los materiales ms utilizados como conductores son los metales.

Los llamados superconductores son materiales especiales que tienen, en ciertas circunstancias especficas, una conductividad elctrica casi perfecta. Algunos de los materiales superconductores son aleaciones de cobre. Los superconductores deben ser operados a muy bajas temperaturas (temperaturas inferiores a - 200 C para algunos materiales) y eso es muy difcil desde el punto de vista prctico en un gran sistema.

Europa, por ejemplo, tiene 7 millones de kilmetros entre lneas y cables de electricidad, imagine tratar de mantenerlos a -200 C . Esto no slo es virtualmente imposible, sino que adems requerira de una gran cantidad de energa para mantener el enfriamiento. Los superconductores, sin embargo, son muy tiles en circunstancias especficas, por ejemplo, donde debe ser transportada una gran cantidad de energa elctrica o dnde los espacios son limitados, como es el caso de grandes reas urbanas con gran densidad de energa, y en subestaciones de transmisin.

Aparte de los superconductores, cuatro metales sobresalen por su gran conductividad: la plata, el oro, el cobre y el aluminio. Debido a que la plata y el oro son demasiado costosos, el cobre y el aluminio son los principales candidatos. Otros metales tienen mucha mayor resistencia, por lo que son menos pertinentes.

La resistencia del aluminio es 65% ms alta que la de cobre. Como resultado de esto, para conducir la misma corriente elctrica, un cable de aluminio necesitar una seccin transversal un 65% ms grande que la de un cable de cobre.

Pero esa no es toda la historia. Adems de menos conductivo, el aluminio es tres veces ms liviano que el cobre. Como resultado de esto, el cobre y el aluminio tienen cada uno sus propias reas de aplicacin.El cobre posee excelentes caractersticas que lo convierten en el conductor por excelencia en equipos elctricos. Mecnicamente, es un material ms fuerte que el aluminio, y consecuentemente ms durable. Esto es especialmente verdadero para aplicaciones en entornos exigentes, tales como guarniciones de alambre para coches, alambre magntico para motores elctricos o cables de poder en entornos industriales.

Adems, posee un bajo coeficiente de dilatacin trmica, que implica una baja expansin cuando se calienta; esto implica proveer menos espacio libre para la expansin del material en los equipos. El cobre, adems, tiene una mayor capacidad trmica que el aluminio (cuando se hace referencia a unidad por volumen), lo que significa que se puede disipar ms calor durante procesos pasajeros.

Los diseos en cobre generalmente derivan en aplicaciones elctricas ms compactas. Esta compactacin, adems, economiza en los materiales no conductores del aparato. Como resultado, un diseo basado en el uso de cobre puede terminar siendo ms liviano que su equivalente en aluminio, a pesar del mayor peso especfico que tiene el cobre.

1. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

0. Determinacin del problema

Actualmente sabemos que uno de los mejores conductores de la electricidad y principal material en el uso de cableados de las grandes empresas, es el cobre,

Es el que posee menor resistencia elctrica por ello mayor gran conductividad elctrica, sumado a ello el bajo costo que produce el uso de este material.

A pesar de ello, hoy en da sabemos que existe un material 400 veces ms duro que el acero, tan flexible como una goma, capaz de transformarse en pequeos hilos conductores de corriente elctrica mucho ms eficiente que el cobre y aluminio, El GRAFENO.

Incluso se menciona por medio de los cientficos descubridores, Andry Gueim y Konstantn Novoslovv quienes ganaron en 2010 el premio nobel de fsica; lograron aislarlo y sintetizarlo, punto en el cual descubren que este material puede ser incluso mucho menos costoso su elaboracin como hilo conductor de electricidad.Los especialistas sealan que la industrializacin y comercializacin del grafeno producir una verdadera revolucin tecnolgica y econmica durante la primera mitad del siglo XXI.

0. Formulacin del problema

1. Problema General

Es posible industrializar a gran escala el grafeno, extraerlo, tanto como sintetizarlo en hilos conductores de corriente elctrica y comercializarlo a gran escala en todo el mundo reemplazando al cobre?

1. Sub Problemas

Las Empresas estarn dispuestas a invertir en la extraccin y la sntesis del Grafeno?

Sabiendo que prcticamente no se rompera jams los hilos conductores debido a la gran dureza del material, los empresarios estaran dispuestos a comercializarla? De aceptar comercializarlo, el precio colocado estara al alcance de todos?

0. Objetivos de la investigacin

2. Objetivo General

Poner en conocimiento que probablemente en un futuro no muy lejano (5 o 10 aos) sea posible la industrializacin y reemplazo total del cobre por el grafeno. Y dejar en claro que el grafeno no solo tiene esa propiedad de conductividad elctrica sino tambin su dureza, flexibilidad y aplicaciones en nanotecnologas (Microchips).2. Objetivos especficos

Motivar al estudio sobre este interesante material que es el grafeno, ya que no ha sido sintetizado en su totalidad segn dicen sus descubridores.

Observar su importante aplicacin en la tecnologa actual y en la vida cotidiana.

Promover su extraccin y comercializacin a gran escala.

0. JustificacinEn el ao 2010 se otorg el premio Nobel de Fsica a los cientficos rusos Andry Gueim y Konstantn Novoslovv por sus aportes, experimentos y trabajos con el grafeno (que es un compuesto del carbono) donde lograron aislarlo, sintetizarlo y probar su gran conductividad elctrica.

De hecho la Academia Sueca cuando anunci el Nobel para los cientficos rusos seal, a propsito del grafeno, que:como conductor de electricidad rinde tanto como el cobre. Como conductor de calor rinde ms que cualquier otro material. Es casi totalmente transparente y muy denso.

Si bien desde un punto de vista cientfico, la sustitucin del cobre por el grafeno como conductor de electricidad ya es posible, todava faltan algunos aos para que sea una tecnologa aplicada, y otros aos ms para que sea una industria instalada. El problema es que no se puede determinar en qu plazos pueden ocurrir dichos procesos y cualquier guarismo de aos es meramente especulativo.

Por lo anterior, tiene que haber un estricto seguimiento de la evolucin del conocimiento sobre el grafeno. Los diversos actores vinculados al mercado del cobre ya lo estn haciendo.En tal sentido, el grafeno debiese ser un tema de preocupacin en el diseo y elaboracin de las polticas pblicas relacionadas con el cobre y, en cierta forma, potencia el debate sobre la renacionalizacin del cobre.En efecto, entendiendo la renacionalizacin del cobre como un debate sobre una nueva poltica hacia la utilizacin del cobre, que implique un rol ms activo del Estado, cuyo estatuto jurdico debe considerar la proteccin de dicho recurso para fortalecer un modelo de desarrollo conforme a los intereses de la mayora del pas y no de los grupos econmicos, el grafeno nos plantea la urgencia del debate.Actualmente, casi el 80% del cobre se utiliza en usos elctricos y electrnicos. Si bien no es el nico conductor de electricidad presente en el mercado, es sin duda la industria ms eficiente hasta el momento para satisfacer las demandas en el rea.

0. Limitaciones y facilidades

1.5.1 Delimitaciones de la investigacin

1.5.1.1Delimitacin espacial

El trabajo de Investigacin se realizar en base a informacin suministrada en internet, profundamente redactada y ordenada.

0. Delimitacin temporal

El desarrollo de la presente investigacin abarc el periodo del mes de junio julio.

0. Delimitacin social

Uso y conocimiento de todos los cientficos del mundo interesados en el estudio de nuevas tecnologas. (Chips, paredes invisibles, construcciones de gran resistencia, etc.) .

Variable Independiente:

Grafeno:

Sustancia formada por carbono puro, con tomos dispuestos en un patrn regular hexagonal similar al grafito, pero en una hoja de un tomo de espesor. Es muy ligero, una lmina de 1 metro cuadrado pesa tan slo 0,77 miligramos.Es unaltropodelcarbono, unteseladohexagonalplano (comopanaldeabeja)formado portomosdecarbonoycovalentes que se generan a partir de la superposicin de loshbridossp2de los carbonos enlazados.

Variable Dependiente:

Probable reemplazo del cobre:

Se trata de unmetal de transicinde color rojizo ybrillometlico que, junto con laplatay eloro, forma parte de la llamadafamilia del cobre, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad (el segundo despus de la plata). Gracias a su altaconductividad elctrica,ductilidady maleabilidad, se ha convertido en el material ms utilizado para fabricarcables elctricosy otros componenteselctricosyelectrnicos.

1.5.1.5Facilidades

Para el desarrollo de la investigacin se cuenta con el tiempo necesario, el acceso a las fuentes de informacin y la disponibilidad total para la lectura de cada artculo revisado.

1. FUNDAMENTO TERICO

2.1Antecedentes del estudio

La Academia Sueca de Ciencias otorg el Premio Nobel de Fsica 2010 a los cientficos de origen ruso Andrei Geim (51) y Konstantin Novoselov (36), por haber aislado el grafeno graphene, uno de los compuestos del carbono en los laboratorios de la Universidad de Manchester en 2004. La Academia seal que se le haba otorgado el Premio Nobel a Geim y Novoselov por experimentos innovadores en relacin al grafeno, material de dos dimensiones.Si bien desde antes se saba tericamente que este compuesto del carbono poda existir, nadie haba logrado aislarlo y sintetizarlo. Ms an, se crea que el grafeno, si se sintetizaba, poda ser inestable. Geim (quien se propuso aislar el grafeno) y Novoselov (quien dise un original mtodo para aislarlo) lograron sintetizar el grafeno en 2004 y demostraron que el producto obtenido si era estable. Tan slo seis aos despus de aislar el grafeno se les concedi el Premio Nobel por su contribucin lo que es raro, ya que porque por lo general se demoran decenios en reconocer estos aportes cientficos pero la Academia Sueca supo desde un principio que el descubrimiento del grafeno est abriendo una nueva era en la historia de la ciencia, de la tecnologa y de la economa mundial.

Ahora surge una nueva dimensin del carbono con el aislamiento del grafeno, que promete inducir diversas aplicaciones en todos los campos, que podran ser infinitas. Cabe destacar que el carbono es un elemento qumico tan verstil que es el responsable de los compuestos orgnicos vivos y de la vida humana (originador del ADN), de materiales blandos y baratos como el carbn y el grafito, como tambin de materiales cristalinos y duros como el diamante.

La sntesis del grafeno est llamada a ser la contribucin cientfica ms relevante de la historia de la humanidad desde la invencin de la rueda y del descubrimiento del ADN, tanto es as que podra abrirse paso a una nueva revolucin tecnolgica, superior a la que gatill el surgimiento de internet. Por qu?

El grafeno podra usarse en innumerables aplicaciones, alterando la estructura de costos de toda la industria y de los servicios globales, en virtud de las siguientes propiedades:

Conductividad trmica nica, superior a la de cualquier otro material.

Conductividad elctrica tan potente como la del cobre.

Potente elasticidad y dureza.

Resistencia 200 veces superior a la del acero.

Su capacidad para generar reacciones qumicas con otras sustancias originara compuestos de propiedades nuevas, que le daran una aplicacin industrial insospechada y de potencial inimaginable.

Es ligero y extraordinariamente flexible.

Tiene un Efecto Joule ms moderado, o sea, se calienta menos al conducir los electrones. Es ms eficiente que el silicio, ya que consume menos electricidad, a la hora de realizar la misma funcin.

Es tan transparente y tan denso que ni siquiera el tomo de helio cuyos tomos son los ms pequeos que existen, sin combinar en estado gaseoso puede atravesarlo.

Otro sinnmero de propiedades fsicas, qumicas y electrnicas, que convertiran al grafeno en una fuente de nuevos cambios tecnolgicos que abriran una nueva era.

Por ahora, se sabe que el grafeno podra utilizarse como componente de los circuitos integrados. Se estima que la principal aplicacin del grafeno sera reemplazar al silicio en muchos transistores y microprocesadores. La IBM ya anunci que haba construido microprocesadores y transistores con grafeno.

An es incierto el alcance, magnitud y diseminacin de la revolucin tecnolgica que originara el grafeno. Los plazos asociados al cambio tecnolgico son una gran incgnita y tambin lo son las industrias y los servicios que se veran impactadas. Es pertinente sealar decir que el grafeno podra inducir una nueva espiral de crecimiento econmico similar a la que gener la revolucin industrial en el siglo XIX, la electricidad post guerra de secesin en Estados Unidos o la informtica e internet en la segunda mitad del siglo XX. Es el compuesto del siglo XXI.

0. Marco conceptual:

En la primera semana de octubre de este ao los participantes del mercado del cobre estaban reunidos en su reunin anual en Londres. Los productores estaban eufricos. Las perspectivas para el mercado no podan ser mejores. Gracias al balance con significativo dficit entre oferta y demanda global para 2011-2015 se poda esperar varios aos de altos precios. Los constructores, los inversionistas en telecomunicaciones y los consumidores industriales de cobre estaban resignados.En medio de este desbordante optimismo, la Academia Sueca anunci el Nobel para Geim y Novoselov por haber aislado el grafeno. El comunicado de la Academia sealaba que: El grafeno es una forma de carbono. Como material, es completamente nuevo, no slo es el ms delgado su ancho tiene la dimensin de un tomo sino que tambin es el ms duro y resistente. Como conductor de electricidad rinde tanto como el cobre. Como conductor de calor rinde ms que cualquier otro material. Es casi totalmente transparente y muy denso. El carbono, la base de toda la vida en la tierra ha sorprendido una vez ms.

Tan slo algunos participantes de la industria de produccin y de consumo de cobre los ms especializados que trabajan en laboratorios y en reas de desarrollo saban de la existencia del grafeno. Es pertinente decir, incluso, que ms del 99% de la poblacin mundial e incluso muchos de los participantes del mercado del cobre jams haba escuchado la palabra grafeno.

Sin embargo, la mencin de la Academia Sueca de que el grafeno era tan excelente conductor de la electricidad como lo es el cobre alarm a los especialistas del mercado de productores. Desde entonces, con la ms absoluta discrecin, proliferaron las llamadas de los actores del mercado cuprfero a cientficos y a ingenieros especialistas en tecnologa, electricidad y en fsica cuntica y del estado slido, con el objeto de verificar el alcance y la magnitud de una eventual sustitucin del cobre por el grafeno.

Cabe sealar, en todo caso, que el aislamiento del grafeno no se hizo con el objetivo de sustituir al cobre.

Simplemente se detect que el grafeno tiene las propiedades necesarias para sustituir al cobre en la conduccin elctrica que, en principio, se concentrara en los microcircuitos, por la va de la introduccin de los nanotubos, uno de los componentes cuasi-unidimensionales del grafeno. En el resto de la conduccin elctrica, la sustitucin sera posible, pero faltara an ms tiempo Decenas de aos tal vez? para concretar las aplicaciones tecnolgicas.

La pregunta que surgi en Londres y que an ronda en el mercado es: Hasta que punto el grafeno es una amenaza de sustitucin para el cobre? Por ahora, los participantes de la minera del cobre respiran tranquilos porque el dficit global de cobre persistir en los prximos cuatro aos. Adems, an es temprano para determinar el alcance de los cambios tecnolgicos en la conduccin de la electricidad.Sin embargo, en estos tiempos, los cambios tecnolgicos corren rpido. Los productores y los demandantes no saben que podra pasar con el consumo global de cobre a partir de diez aos ms, en medio de la introduccin masiva del grafeno. Puede que las aplicaciones del grafeno se concentren en reas diferentes a la conduccin elctrica bueno para el cobre o bien, se desarrolle toda una industria de conductores elctricos en base al nuevo compuesto del carbono. En el intermedio, podra haber varias combinaciones.

Casi el 80% de la demanda global de cobre (15 millones de las casi 19 millones de TM de cobre que se consumen en el mundo) se destina a usos elctricos de sistemas de potencia o bien a usos electrnicos. De all surgen las aprensiones respecto de la amenaza de las aplicaciones originadas por el grafeno, que tiene el atributo de ser un excelente conductor elctrico. Los usos electrnicos del cobre y en los sistemas de potencia y transmisin elctrica de baja tensin (en transmisin de alta tensin ya fue sustituido por el aluminio) representan la parte medular del consumo de cobre.

Hasta ahora, a pesar de ser ms barato y liviano, el aluminio no ha sido capaz de penetrar en el mercado del cobre en los usos electrnicos y elctricos de baja tensin porque es conductivamente menos eficiente y se sobrecalienta. Por otra parte, la fibra ptica, que tambin surgi en los 70 como sustituto en redes telefnicas, tiene aplicaciones limitadas y en muchos usos es muy cara para sustituir al cobre. Los superconductores (otra alternativa de sustitucin) no fueron capaces de desarrollar una tecnologa que pueda sustituir al cobre en forma eficiente.

Por otra parte, el cobre tambin tiene usos mecnicos tales como las tuberas para agua caliente y el aire acondicionado. En tuberas para agua fra, el cobre est siendo reemplazado por el PVC, que es mucho ms barato, aunque los plsticos son estimuladores de la produccin de bacterias. En tuberas para agua caliente el cobre an tiene presencia relevante. Hay desarrollos emergentes para el cobre, tales como los autos hbridos y las jaulas para salmones. En este ltimo caso, se aprovechan las propiedades bactericidas del cobre, lo que lo hace cada vez ms demandado desde el punto de vista de la conservacin ambiental. La utilizacin del grafeno como sustituto del cobre orientado a usos mecnicos es an ms incierta, pero el nuevo compuesto es tan verstil que tambin podra ser posible esa sustitucin.

En este contexto, los nuevos usos del cobre son mayores a los que su mercado pierde por la actual sustitucin. Por lo tanto, en el mediano plazo, la debilidad de la oferta (asociada a la reduccin de las leyes minerales y la escasa introduccin de nuevos proyectos) y la irrupcin de China e India en el mundo con la opcin por satisfacer su demanda por infraestructura ha generado expectativas de que se tenga un creciente dficit de cobre en el futuro an en medio de la debilidad del consumo en los pases desarrollados lo que ha disparado su precio a niveles histricos, cercanos a US$4/libra. Sin embargo, en el corto plazo, la debilidad puntual de la demanda china podra hacer retroceder al precio a niveles de US$3,60/libra, lo que no impedira que a fines de 2011 el precio del cobre podra alcanzar los US$5/libra.

El cobre es un elemento qumico no un compuesto qumicamente sintetizable, como lo era el salitre lo que lo hace ms difcil de sustituir. Siempre tendr mltiples aplicaciones derivadas del cambio tecnolgico. Sin embargo, el grafeno es un compuesto de nueva estirpe, cuya aislacin parece algo propio de los mtodos derivados la alquimia cientfica del siglo XXI. No se trata del aluminio o de la fibra ptica, que no tuvieron la capacidad para penetrar en el feudo del mercado del cobre: la conduccin elctrica.

En cambio, el grafeno s tiene las propiedades necesarias para invadir el mercado del cobre. La pregunta es si la tecnologa ser capaz de producir grafeno en grandes cantidades lo que an es tcnicamente inviable y si se podran desarrollar redes conductoras de electricidad con grafeno, a un costo inferior al que actualmente requieren las redes de cobre. An es temprano para validar estas aprensiones, pero hay razones para vislumbrar que las propiedades del grafeno como conductor elctrico s podran tener el potencial para sustituir al cobre en los usos elctricos y electrnicos.

En 2010, la produccin y el consumo global de cobre seran del orden de las 19 millones de TM. Sin introduccin del grafeno como sustituto, la produccin y el consumo deberan subir a niveles en torno a los 40 millones de TM en 2025. Sin embargo, en presencia de un hipottico escenario en que el grafeno se disemine como eficiente sustituto del cobre, ms de la mitad de ese consumo se evaporara y los precios se iran al suelo, de tal forma que la mayora de las mineras cerrara. En Chile, gran parte de las mineras de cobre terminaran igual que las de salitre. Slo sobreviviran las mineras por debajo de la mediana del cuartil de costos, o bien, las mineras que tienen oro y uranio, como crdito asociado a su calidad de subproducto.

Hasta la fecha, a pesar del alza de los precios, no se vislumbraban amenazas de sustitucin para el cobre. Sin embargo, el grafeno tiene el potencial de cambiar esta historia. Es el grafeno una amenaza para el cobre, de tal forma que gran parte de la demanda por cobre orientado a la conduccin elctrica se oriente al grafeno?

Puede el grafeno convertirse en el sustituto del cobre? En qu plazo? Por ahora, son preguntas sin respuesta, pero muy probablemente, dado el rpido y vertiginoso cambio tecnolgico, en diez aos ms los empresarios mineros tomarn decisiones de inversin en proyectos cuprferos con parte de estas preguntas ya respondidas.Tambin existe el escenario ms positivo de que el grafeno se introduzca en aleaciones de cobre tan slo para mejorar su conductividad, lo que mejorara an ms la demanda por cobre.

Lo nico que est claro es que el grafeno, de generarse la tecnologa para una produccin masiva, tendra el potencial de provocar un cambio tecnolgico en todos los procesos de produccin, que no slo podra afectar al consumo de cobre, sino tambin a la estructura de produccin de mltiples industrias y servicios, no slo a la del cobre.

Puede el grafeno provocar el mismo impacto que el cobre ejerci en sus inicios? An es temprano para saberlo. Todava no est claro cules podran ser los costos de produccin del grafeno en grandes cantidades, es incierta la forma en que se manifestara su aplicacin como conductor elctrico y tambin es incierto el plazo en el cual se desarrollarn masivamente las primeras aplicaciones, las que se concentraran en los microcircuitos, por la va de la introduccin de los nanotubos de carbono.

Sin embargo, al revs del aluminio, la fibra ptica o los superconductores, el grafeno s tiene los atributos necesarios para sustituir al cobre. Lo que no est claro an es cul sera el camino del futuro desarrollo tecnolgico y si la conduccin elctrica sera uno de esos caminos.

ImpactoFinanciero

Por ahora, hay miles de fsicos e ingenieros de Estados Unidos, Europa, Japn, China y el resto de Asia que se han propuesto desarrollar aplicaciones para usar el grafeno en nuevos procesos de produccin y de generacin y transmisin de energa. Sin embargo, por ahora, an no se ha logrado generar el mtodo para producir grandes cantidades de grafeno (que puede generarse a partir del grafito, o bien, de la quema de carbn en una parrillada), pero podra ser tan slo cuestin de tiempo. En este contexto, cabe esperar que aquellos que logren aplicaciones relevantes con el grafeno puedan generar un valor similar al que tuvieron las .con en los 90.Las aplicaciones del grafeno tienen el potencial de cambiar la totalidad de la estructura de costos y de produccin de toda la industria, en todos los sectores. Aleaciones de acero, el aluminio y los plsticos, adems del cobre, podran ser sustituidos, o bien, mejorados (en este ltimo caso, la demanda por cobre podra incluso aumentar). Tambin podra esperarse la sustitucin de la slice por el grafeno en los microprocesadores.En el caso del cobre, si se llegara a sustituir su uso como conductor elctrico por compuestos derivados del grafeno, el consumo global y sus precios caeran significativamente, originndose as la reduccin forzada de la produccin global. Slo las minas ms eficientes con subproductos de oro- podran sobrevivir.Por lo tanto, todava es temprano para vislumbrar que el grafeno sustituya al cobre en el largo plazo. En todo caso, ser una amenaza latente a partir de diez aos ms.Las consecuencias polticas, econmicas y financieras de una masiva sustitucin de cobre por el grafeno seran Inesperadas. Muchas minas podran cerrar. El cobre pasara a ser tan slo un producto ms de exportacin. Por ahora, este escenario es de economa ficcin. Pero es un escenario posible, dentro de un abanico de posibilidades, desde el 2020-2030 en adelante.Ms all de un shock de demanda inducido por China, el grafeno tiene el potencial de generar el shock de oferta ms relevante de la historia de la humanidad, si es que se convierte en un barato conductor elctrico de aplicacin masiva.

0. Marco Terico

1. Conceptualizacin de la variable Independiente: Grafeno:

Es difcil describir todo lo que se puede hacer con el grafeno. Considerado el material del siglo XXI, para el mundo cientfico una de sus principales cualidades es su alto nivel conductivo, tan bueno o mejor que el del cobre. Esto ha significado que la Unin Europea y pases como Corea del Sur inviertan millones en la investigacin y desarrollo de este material.Con cautela, los que haban escuchado de este material, de antemano buscaron informacin al respecto para entender los verdaderos alcances que puede tener su desarrollo futuro para la industria del cobre. Pocos saban en ese entonces lo que era el grafeno, ni menos que los cientficos haban logrado alcanzar un revolucionario mtodo para sintetizar y estabilizar este material bidimensional formado por carbono puro. Hasta ese momento, su existencia se mantena en teora, pues las pruebas qumicas que se haban realizado no lograban dar estabilidad suficiente a la sustancia, lo que haca poco factible su uso como conductor elctrico en futuros desarrollos comerciales.

Fig. 1: Lmina de grafeno1. Conceptualizacin de la variable dependiente:

Probable reemplazo del cobre:AAndr Geim y Konstantin Novoselovse les ocurri tomar un trozo de grafito, el mismo material con l estn hechos los lpices mina, y una tira de papel celofn convencional. Con esto, conseguiran extraer una delgada capa degrafeno.No se trata de cualquier ociosidad. Ms bien, de una simple accin que les vali el premio Nobel de Fsica en 2010y que podra revolucionar, entre muchas reas, el mercado de los metales. Segn expertos, este material podra reemplazar fcilmente al cobre en unos diez aos ms.Elgrafenoes una sustancia resistente y dotada de la mayor conductividad elctrica y trmica que existe. Es prcticamente transparente, su cristal es extremadamente delgado (tanto como un tomo) y tan denso que ni siquiera el helio, el componente ms pequeo, podra atravesarlo.Todas sus caractersticas apuntan a que es el reemplazante natural del viejo conocido cobre, quien reviste hasta el da de hoy todas las caractersticas del mejor material para fabricar conductores y semiconductores de todo tipo.

Fig. 2 Uso del grafeno. En el estudio"La minera del Cobre 2012", publicado por elGrupo de Estudios Internacionales del Cobre, la industria cuprfera cubre un 54 por ciento de la comercializacin de equipamiento electrnico, componentes de vehculos y de maquinaria industrial para todo el mundo.Dadas laspropiedades del grafenoy su versatilidad, podra competir en esta misma cancha con este meta.No obstante, hasta el momento, este componente queGeim y Novoselovextrajeron con un simple papel celofn, an no se encuentra en un estado de produccin a gran escala dado que los costos son altos. Paradjicamente, el grafeno est hecho por uno de los compuestos ms abundantes del planeta:el carbono

0. Definicin de trminos

Premio nobel

Se otorga cada ao a personas que efecten investigaciones, ejecuten descubrimientos sobresalientes durante el ao precedente, lleven a cabo el mayor beneficio a la humanidad o contribucin notable a la sociedad en el ao inmediatamente anterior.

MicroprocesadorEs elcircuito integradocentral y ms complejo de unsistema informtico; a modo de ilustracin, se le suele llamar por analoga el cerebro de uncomputador. Es uncircuito integradoconformado por millones de componentes electrnicos. Constituye launidad central de procesamiento(CPU) de unPCcatalogado como microcomputador.

Shock de oferta

Tipo de perturbacin exgena que afecta positiva o negativamente la oferta de bienes de la economa. Ejemplo de shock de oferta es la variacin en los precios del petrleo.

Nanotubos

Son unaforma alotrpicadel carbono, como eldiamante, elgrafitoo losfullerenos. Su estructura puede considerarse procedente de una lmina de grafito enrollado sobre s misma.1Dependiendo del grado de enrollamiento, y la manera como se conforma la lmina original, el resultado puede llevar a nanotubos de distinto dimetro y geometra interna. Estos estn conformados como si los extremos de un folio se uniesen por sus extremos formando el susodicho tubo, se denominannanotubos monocapao de pared simple

Aleacin

Es una combinacin, de propiedades metlicas, que est compuesta de dos o ms elementos, de los cuales, al menos uno es un metal.

Transistor

Es undispositivo electrnicosemiconductorque cumple funciones deamplificador,oscilador,conmutadororectificador. El trmino transistor es la contraccin eninglsdetransfer resistor(resistenciade transferencia). Actualmente se encuentran prcticamente en todos losaparatos electrnicosde uso diario:radios,televisores,reproductores de audio y video,relojes de cuarzo,computadoras,lmparas fluorescentes,tomgrafos,telfonos celulares, etc.

Componente electrnico

Aquel dispositivo que forma parte de uncircuito electrnico. Se sueleencapsular, generalmente en un materialcermico,metlicooplstico, y terminar en dos o msterminaleso patillas metlicas. Se disean para ser conectados entre ellos, normalmente mediante soldadura, a uncircuito impreso, para formar el mencionado circuito.

Efecto Joule

fenmeno irreversible por el cual si en unconductorcirculacorriente elctrica, parte de laenerga cinticade loselectronesse transforma encalordebido a loschoquesque sufren con los tomos del material conductor por el que circulan, elevando latemperaturadel mismo. El nombre es en honor a su descubridor, el fsico britnicoJames Prescott Joule.

Alotropa

Es la propiedad de algunoselementos qumicosde poseer estructuras qumicas diferentes.

Glosario de Acrnimos

1. IBM : International Business Machines2. ADN: cido desoxirribonucleico

1. HIPTESIS

3.1Hiptesis General

Como puede apreciarse en todo lo ledo, es muy probable la sntesis y la industrializacin del grafeno a gran escala por las empresas; reemplazando al cobre en algunos aos ms (10 o ms), a pesar de todas las consecuencias econmicas, polticas, y estructurales que pueden afectar a aquel Estado que las aplique. Gracias a la gran conductibilidad del cobre se buscara disminuir el costo de extraccin y elaboracin del grafeno en hilos conductores para por fin ponerlo al mercado mundial.

3.2Sub - Hiptesis Se puede observar que los hilos conductores son muy resistentes y respecto a ello el precio variara segn los costos de produccin del grafeno, as lo afirman algunas empresas en conferencias hechas en Europa.

Las empresas estn entrando en una etapa de conversaciones y abordando muchas conferencias respecto a este tema, pues la introduccin del grafeno puede indicar el cierre de algunas empresas y el florecer de otras; con los cual se podra afectar la economa de un pas.

Aparte de la gran capacidad de conduccin de la electricidad del grafeno se buscan ms aplicaciones, quisiera agregar que actualmente tambin se comienza a aplicar este material en la produccin de microchips para el cerebro, debido a que es inoxidable, transparente y muy flexible.

1. METODOLOGA

0. Relacin entre variables de la investigacin

Unidad de anlisis:

Conductibilidad del Grafeno

Variable Independiente : ( VI )

Grafeno

Variable Dependiente : ( VD )

Reemplazo del cobre

Elementos lgicos:

La relacin entre X con Y, es de dependencia, CAUSA EFECTO. X determina a Y. Por el tipo de hiptesis es de investigacin e informativa A: Se estimar como causa que va explicar el problema B: Se estimar como el problema.

Delimitacin espacial:

Empresas emergentes.

0. Operacionalizacin de variables

A continuacin se muestra la Operacionalizacin de las variables identificadas.

Cuadro No. 1

Operacionalizacin de variables e indicadores

VARIABLESDEFINICION CONCEPTUALDEFINICION OPERACIONALINDICADORES

Variable independiente

Grafeno (X)

Es unaltropodelcarbono, unteseladohexagonalplano (comopanal de abeja) formado portomosdecarbonoy enlaces covalentes que se generan a partir de la superposicin de loshbridossp2de los carbonos Enlazados.

ElPremio Nobel de Fsicade 2010 se le otorg a Andry Gueim y a Konstantin Novosilovpor sus revolucionarios descubrimientos acerca de este material.

Material novedoso,duro,bidimensionaly extremadamenteflexible.Sin embargo, los estudios sobre su posible existencia y sus magnficas propiedades se remontan a lamitad del siglo XX. Durante este tiempo, los fsicos estudiaron sus propiedades matemticas e, incluso, algunos llegaron a concluir que un material de estas caractersticasno poda existir. SegnElsa Prada, investigadora del Instituto deCiencia de Materiales de Madrid(CSIC), se pensaba que, si se consegua aislar una sola capa de grafito, estara tan llena de defectos que sera inestable a temperatura ambiente.Ahora, el grafeno no slo esuna realidad, sino que puede significar una completarevolucin tecnolgica. Para Elsa Prada, es un material tan prometedor en distintas ramas de la ciencia y la tecnologa que puede llegar aabrumar.

VARIABLESDEFINICION CONCEPTUALDEFINICION OPERACIONALINDICADORES

Variable Dependiente

Posible reemplazo del cobre (Y)

Es elelemento qumicodenmero atmico29. Se trata de unmetal de transicinde color rojizo ybrillometlico que, junto con laplatay eloro, forma parte de la llamadafamilia del cobre, se caracteriza por ser uno de los mejores conductores de electricidad (el segundo despus de la plata). Gracias a su altaconductividad elctrica,ductilidady maleabilidad, se ha convertido en el material ms utilizado para fabricarcables elctricosy otros componenteselctricosyelectrnicos.

Si bien desde un punto de vista cientfico, la sustitucin del cobre por el grafeno como conductor de electricidad ya es posible, todava faltan algunos aos para que sea una tecnologa aplicada, y otros aos ms para que sea una industria instalada. El problema es que no se puede determinar en qu plazos pueden ocurrir dichos procesos y cualquier guarismo de aos es meramente especulativo.

Elaboracin propia.

0. Tipo de Investigacin

Esta investigacin est basada en brindar conocimiento sobre las propiedades del grafeno, y sobre su posible reemplazo a futuro sobre el cobre. El presente estudio es mucho ms sobre informacin de actualidad.Este planteamiento da como resultado el sustento emprico y cuantitativo que nos permitir llegar a las conclusiones finales de nuestro trabajo de investigacin.

0. Nivel de investigacin

En el desarrollo nuestro proyecto, hemos aplicado los niveles informativo, explicativo y descriptivo.

Nivel Informativo: A travs del cual busco brindar informacin actualizada sobre el grafeno y a futuro la posible sustitucin del cobre.

Nivel Explicativo: Se busca la forma mas facil de poder expresar ciertas propiedades de los materiales a exponer.

Nivel Descriptivo: Nos permite establecer el grado de relacin que existe entre las variables: El grafeno por su mayor conductividad elctrica podra sustituir al cobre.

0. Etapas de la InvestigacinLas etapas de la investigacin segn Hernndez Sampieri, Roberto (2002) y otros en su obra Metodologa de la Investigacin comprende lo siguiente:

Cuadro No. 2ETAPAS DE LA INVESTIGACINETAPAS DE LA INVESTIGACINDESCRIPCIN EN TRMINOS GENERALES

01Concepcin de la idea a investigarReemplazo del cobre por el grafeno.

02Planteamiento del problema de InvestigacinIndustrializacin y reemplazo del cobre por el grafeno.

03Elaboracin del marco tericoVI: VD:

04Definicin de la investigacin Investigacin informativa, principal y explicativa

05Definicin de la hiptesisLa hiptesis es causa - efecto.

06Seleccin del diseo de investigacinDiseo: Informativo y actualizado

07Seleccin de la muestraUsuarios de Internet domstico

08Recoleccin de los datosCuestionario

09Anlisis de los datosSPSS

10Presentacin de los resultadosTesis

Elaboracin propia.

0. Poblacin y Muestra:4.6.1 PoblacinLa poblacin del estudio de investigacin, est compuesta por los lectores del trabajo. (Pues es informativa)

4.6.2 Muestra El Estudio realizado por los investigadores en el 2010, de un poco de carbono extrado para la ocasin de una mina de las montaas de Rusia.

0. Tcnicas e Instrumentos de Recoleccin de datos

Descripcin de las Tcnicas

Las principales tcnicas y/o instrumentos que se han utilizado y utilizarn posteriormente en nuestra investigacin son: Lectura apropiada y minuciosa de los artculos encontrados. El Orden y buena redaccin del documento.

Revisin documental: Se ha utilizado esta tcnica para obtener informacin a travs de las normas, libros, tesis, manuales, reglamentos, directivas y otro tipo de informacin relacionado con nuestro tema de investigacin Grafeno, futuro reemplazo al cobre.

Descripcin de los instrumentos

Ficha bibliogrfica: Este instrumento se ha utilizado para recopilar datos en formatos o fichas ordenadas metodolgicamente relacionadas con: Desarrollo de un Software Educativo para optimizar la enseanza de la Qumica General a nivel de Educacin Superior en Lima Metropolitana y Callao.

Gua de conferencias : Es un formato especialmente diseado para recopilar las entrevistas que se realizarn a eruditos y expertos e nuestro tema. Tambin se considera importante este instrumento para la elaboracin de las recomendaciones en el informe final (tesis).

Procedimientos de comprobacin de validez y confiabilidad de los instrumentos de recopilacin de informacin.

Los instrumentos elaborados (encuestas) sern consultados a docentes especializados en el tema de nuestra investigacin quienes revisaran y emitirn un juicio acerca de las preguntas elaboradas y aplicadas a siete representantes de la muestra quienes sern escogidos al azar, con la finalidad de comprobar la calidad de la informacin en relacin a los objetivos planteados en nuestra investigacin.

0. Procedimiento estadstico y anlisis de datos

4.8.1Tcnicas de anlisis

Se aplicarn las siguientes tcnicas: Anlisis documental Conciliacin de datos Indagacin Rastreo

4.8.2Tcnicas de procesamiento de datos

En el desarrollo del trabajo de investigacin se procesarn los datos obtenidos de las diferentes fuentes de informacin a travs de las tcnicas que presentamos a continuacin. Ordenamiento y clasificacin Registro manual Anlisis documental Tabulacin de Cuadros con porcentajes Comprensin de grficos Conciliacin de datos

4.8.3 Serie de artculos Relacionados al Grafeno. Avances en vidrios ultradelgados

Exhiben un vidrio ultradelgado que envuelve objetos

Llamado Willow Glass, el cristal fue exhibido en la semana de laSociety for Information Displays DisplayWeek, una feria industrial que se celebr en esa ciudad estadounidense.

Corning, cuya sede est en Nueva York, es la compaa que desarroll elGorilla Glass, un cristal delgado y transparente.

De acuerdo con la compaa, el material podra ser usado no slo en telfonos celulares inteligentes, sino en pantallas de visualizacin que no son planas.

Pero hasta que esas pantallas aparezcan en el mercado, el vidriopodra ser usado para la fabricacin de dispositivos celulares.

Cada da las pantallas se vuelven ms y ms omnipresentes y los fabricantes tienden a hacer tanto los dispositivos como sus pantallas ms delgadas, indic Dipak Chowdhury, director del programa Willow Glass en Corning.

El prototipo expuesto en la feria era tan delgado como una hoja de papel. La compaa indic que el material puede llegar a medir slo 0,05 milmetros de grueso, mucho ms delgado que las actuales pantallas de 0,2 milmetros o 0,5 milmetros.

El material usado para hacer Willow Glass es el resultado del proceso de fabricacin de vidrios que la empresa denomina Fusion.

La tcnica consiste en derretir los ingredientes a 500 grados y producir una lmina continua que puede enrollarse en un mecanismo similar al que posee una imprenta tradicional.

El mtodo de enrollamiento es mucho ms sencillo y rpido en trminos de produccin en masa que el proceso convencional de crear lminas de vidrio superdelgadas, indic la empresa.

En el futuro, Willow Glass podra reemplazar el ampliamente usado GorillaGlass, que actualmente se encuentra en varios telfonos inteligentes y tabletas.

En la feria tecnolgica Consumer Electronics Show que este ao se celebr en Las Vegas, Corning devel el Gorilla Glass 2, el cual es 20% ms delgado que el producto original, pero con la misma resistencia.

La primera generacin de Gorilla Glass, que se lanz en 2007, ha sido usada en ms de 575 productos de 33 fabricantes. Se calcula que ms de 500 millones dispositivos estn hechos con l.

El primero en ver su potencialidad fue el fundador de Apple, Steve Jobs, quien contact a Corning cuando la empresa estaba desarrollando la pantalla para su primer iPhone en 2006.Plan De Tesis Grafeno, Futuro reemplazo del cobre

Pgina 6 - EPIE -

UNACOtros desarrollosWillow Glass no es el primer intento de producir una pantalla flexiblefuturista. En los ltimos aos, cientficos en todo el mundo han estado trabajando con unmaterial conocido como grafeno, producido por primera vez en 2004.

Se trata de una forma de carbono superconductora hecha a partir de lminas de un solo tomo de espesor.

En una entrevista con la BBC, la investigadora de la Universidad de Cambridge Andrea Ferrari seal que los prototipos de pantallas tctiles flexibles hechas con grafeno ya han sido desarrollados y que adems de ser ultraresistentes y flexibles, en el futuro podrn incluso darle a sus usuarios una sensacional experiencia de retroalimentacin.

Pasamos de botones fsicos a pantallas tctiles, el siguiente paso ser integrar algunas capacidades sensoriales, indic la profesora Ferrari.

Su telfono ser capaz de sentir si usted lo est tocando, captar el ambiente a su alrededor, no tendr que presionar un botn para apagarlo o prenderlo, l sabr si usted lo est usando o no.

En un proyecto diferente, cientficos del Laboratorio de Medios Humanos de la universidad canadiense Queens University y del grupo de Investigacin de Ambientes Motivacionales de la Universidad del Estado de Arizona, crearon en2011 un prototipo flexible de milmetros de grosor de un telfono inteligente hecho a partir de un material llamado papel electrnico.

Los cientficos sealaron que han usado la misma tecnologa de tinta electrnica (e-ink) que la usada en el Kindle de Amazon.

Esta computadora se ve, se siente y opera como una pequea lmina de papel interactivo, indic el doctor Roel Vertegaal.

Interactas con l al doblarlo como un telfono celular, pasando la pgina desde la esquina o escribiendo sobre l con un bolgrafo.

Crean material conductor de electricidadUltra delgado e invisible a simple vista basado en grafeno

Crean material conductor de electricidad ultra delgado e invisible a simple vista basado en grafeno

Los investigadores de la Universidad de Exeter usaron una capa de tomos de carbono para construir el GraphExeter.

El material es colocado sobre grafeno, una lmina plana de carbono con un grosor de un solo tomo y que, gracias a sus propiedades singulares, ha tenido una amplia gama de aplicaciones.

Se espera que el GraphExeter sea usado en el futuro para mejorar la tecnologa de pantalla tctil, as como para telas, espejos y otros materiales si los cientficos consiguen crear una versin impregnable.

Fig. 3 Lamina de grafeno.

Convierten agua salada en agua potable con un filtro de grafeno

Convierten agua salada en agua potable con un filtro de grafeno

A pesar de que los ocanos y mares contienen alrededor del 97%del agua existente sobre la Tierra, en la actualidad apenas un 1%del suministro mundial de agua potable proviene del agua desalada. Realmente muy poco. Los cientficos creen que este recurso podra ser ms y mejor explotado, con tcnicas de desalinizacin ms eficientes y menos costosas. Dos investigadores del Instituto de Tecnologa de Massachusetts (MIT) han dado un interesante paso en ese camino. En simulaciones, dicen haber demostrado que losnanoporos de grafeno pueden filtrar la sal del agua a una velocidad de 2 a 3 veces mayor que la mejor tecnologa de desalinizacin comercial que existe en la actualidad (la smosis inversa).

Los investigadores creen que la superior permeabilidad al agua del grafeno podra conducir a tcnicas de desalinizacin que requieren menos energa y equipos, segn explican en Physorg. Este trabajo muestra que algunos de los inconvenientes de las tcnicas de desalinizacin actuales se podran evitar con la invencin de materiales membrana ms eficientes y precisos, dice Jeffrey C. Grossman, del MIT. Los investigadores creen que este material permite el flujo real de agua, evita por completo que se filtre la sal y tiene una permeabilidad mucho mayoren comparacin a la smosis inversa. Y todo ello mucho ms rpido que con las tcnicas actuales.

Una sola capa de grafeno, que tiene un tomo de carbono de espesor, resulta muy delgada, por lo que es ventajoso para la desalinizacin del agua. En la eficacia de la deslinizacin participan el tamao de los poros del material y la presin aplicada. Claro que esto tiene un pequeo inconveniente: hace falta que la humanidad consiga fabricar grafeno de forma sencilla y barata.

Los cientficos esperan probar la capacidad de desalacin con grafeno en los prximos meses. Si realmente es una tcnicaexitosa, podra ayudar a conseguir agua potable en aquellos lugares del mundo azotados por la desertizacin y la sequa. La investigacin aparece publicada en NanoLetters.

Fig. 4 Agua y grafeno.

Cientficos gallegos dan un paso ms hacia los dispositivos de grafeno

Cientficos de IBM y del Centro de Investigacin en Qumica Biolgica y Materiales Moleculares (CIQUS) de laUniversidad de Santiago de Compostela (USC) han diferenciado, por primera vez, los enlaces qumicos existentes en molculas individuales utilizando una tcnica conocida como microscopa de fuerza atmica (AFM).

Explica el profesor de la USC Diego Pea Gil:

El grafeno es el material con las propiedades ms prometedoras. Estas estn estrechamente relacionadas con la distribucin de los electrones en la estructura molecular; de ah la importancia de visualizar detalles con resolucin atmica.

Asegura el cientfico gallego Pea Gil:

La tcnica que se desarroll permitir a cientficos identificar molculas individuales con gran precisin y observar su comportamiento qumico y fsico de forma aislada, dicha tcnica supone una poderosa herramienta para controlar nuestro entorno en la escala atmica.

Este descubrimiento es importante para el estudio de los dispositivos fabricados con grafeno, considerado el material del futuro por sus caractersticas: transparente, flexible, ligero, muy resistente e impermeable. Los resultados de este descubrimiento son publicados en la revista Sciencie, llevan ms lejos las investigaciones sobre la utilizacin de las molculas y tomos a la escala ms reducida.

Hoy en da, se est estudiando la aplicacin de estos dispositivos en mbitos como las comunicaciones inalmbricas de banda ancha y las pantallas electrnicas.

Leo Gross, cientfico de IBM, aade:

Los cientficos visualizaron el orden y longitud de enlaces individuales entre tomos de carbono en nanoestructuras de fullerenos C60, conocidas tambin como buckyball -por su forma de baln de ftbol- y en dos hidrocarburos policclicos aromticos (PAHs) planos, que se asemejan a pequeos copos de grafeno.

El grupo del CIQUS, que dirigen los profesores Pea Gil, GuitinRivera y Prez Meirs, es especialista en la sntesis de PAHs de tamao nanomtrico. En los ltimos aos estos materiales acaparan un gran inters de la comunidad cientfica debido a sus propiedades nicas en el campo de los materiales moleculares. Concretamente se utilizan en la fabricacin dedispositivos electrnicos como los transistores orgnicos de efecto campo, las clulas solares y los diodos orgnicos emisores de luz.

Fig.5: Pioneros en el grafeno.

Descubren que el grafeno es capaz de autorepararse

Descubren que el grafeno es capaz de autorepararse

Investigadores de la Universidad de Manchester han podido comprobar que cuando una lmina de grafeno recibe algn dao que quiebra su estructura produciendo un agujero consigue atraer tomos de carbono situados en las proximidades para as reparar los huecos. Casi como si se tratase de magia, dichos tomos capturados van situndose en los huecos donde son requeridos.

Los investigadores han realizado este descubrimiento por accidente, como muchas otras veces ha sucedido en la Historia de la Ciencia. Estaban investigando cmo se forman los agujeros en las lminas de grafeno cuando aadieron metal en contacto con el material de marras y cul no sera su sorpresa al constatar que tomos sueltos de carbono que quedaban cerca de los agujeros en la superficie del grafeno rpidamente pasaban a cubrir los agujeros, reparando as la integridad de la lmina.

Recordemos que el grafeno se presenta en lminas del grosor de un tomo, de ah su fragilidad y la facilidad con que puede daarse, pero al mismo tiempo parece ser que de ah procede la facilidad que tiene para repararse a base de capturar tomos sueltos de carbono que ocupen el lugar del agujero causado.

Fig.6: Grafeno reparndose.

Por accidente

El estudio lo llev a cabo un grupo de investigadores de la Universidad de Manchester, Reino Unido, incluyendo a Konstantin Novoselov, quien comparti un premio Nobel por ser uno de los descubridores del grafeno y delLaboratorio SuperSTEM de Ingeniera y Ciencias Fsicas del Consejo deInvestigacin en Daresbury, Reino Unido.

El equipo estaba inicialmente interesado en los efectos de agregar contactos de metal a tiras de grafeno, que es la nica manera de explotar sus fenomenales propiedades electrnicas.

Ese proceso crea de manera rutinaria agujeros en las tiras, que son del grosor de un tomo. Por eso, los investigadores trataron de entender cmo se forman esos agujeros, por lo cual dispararon corrientes de electrones en las hojas de grafeno. Despus estudiaron los resultados con un microscopio electrnico.

Para su sorpresa, encontraron que, cuando tomos de carbono pasan cerca de las hojas de grafeno, los tomos encajan en ese lugar, logrando la reparacin de la hoja de dos dimensiones.

Simplemente ocurri sin que nos diramos cuenta, dijo el coautor del estudio Quentin Ramasse del laboratorio SuperSTEM. Lo hemos repetido unas cuantas veces y luego tratamos de comprender cmo ocurri, dijo a la BBC.

Dos dimensiones

Las formas irregulares en las hojas de grafeno se generan por unas molculas llamadas hidrocarburos, que son producto del carbono que se puede presentar a su alrededor. Algo parecido ocurre cuando los tomos de metal pasan cerca, creando agujeros en los bordes.Sin embargo, los tomos de carbono puro chocan con los tomos de metal fuera del camino, reparando a la perfeccin los agujeros y formando un enrejado fresco e ininterrumpido de hexgonos.

Si usted puede controlar el reservorio de carbn de un agujero, reducindolo a pequeas cantidades, se podran arreglar los bordes del grafeno o reparar los agujeros , dijo Ramasse.

Sabemos cmo conectar pequeas tiras de grafeno, perforarlo, adaptarlo, esculpirlo; y ahora parece que podramos ser capaces de hacer volver a crecer de una manera razonablemente controlada.

Mejoran los disipadores gracias al grafeno y al cobre

Fig.7: Disipador de grafeno .

A medida que los dispositivos electrnicos avanzan la necesidad de una disipacin mejor es mucho mayor. Los actuales disipadores de aluminio ocobre suelen ser suficientes, pero un investigador de la universidad de Carolina del Norte, Estados Unidos, ha encontrado una manera ms eficiente de refrigerar cualquier tipo de dispositivo, comenzando por los ordenadores, utilizando una interesante aleacin de cobre y grafeno que debera ser bastante ms eficiente y econmica que los productos fabricados con otras aleaciones ms tradicionales.

El grafeno, material futurista que se est explotando en investigacin y desarrollo desde hace algunos aos y dando resultados ptimos desde no hace tantos es la sustancia con la que el Dr. Jag Kasichainula ha mezclado el tpico cobre de cualquier disipador actual, creando un compuesto que junto a una pelcula hecha con una mezcla de indio y grafeno es capaz de mejorar la eficiencia trmica de un disipador.

Los dos materiales, cobre y grafeno, tienen unas cualidades de conduccin trmicas excelentes, y por lo tanto su aleacin permite disipar el calor generado por cualquier circuito elctrico de una manera mucho ms eficiente que los sistemas de refrigeracin tradicionales, hasta un 25% ms rpido que unbloque de cobre puro segn las pruebas llevadas a cabo. Por si fuera poco, el estudio del Dr. Kasichainula tambin asegura que la aleacin resultante de la deposicin electroqumica de los dos elementos resulta ms econmica, pues reemplazar parte del costoso cobre por grafeno rebaja el coste total. Ya conocamos las capacidades de conduccin elctrica y trmica del grafeno,pero este avance hace que su aplicacin en la electrnica de consumo sea ms sencilla, mejorando productos existentes como los socorridos disipadores de cobre que todos hemos podido ver cubriendo un mdulo de memoria, un ncleo grfico, la CPU de un reproductor multimedia, y por supuesto en el mbito industrial.

Disean batera de grafeno que funciona recargndose mediante el calor del ambiente

Disean batera de grafeno que funciona recargndose mediante el calor del ambiente

Los resultados del diseo estn en proceso de ser revisados por pares, pero si se confirma, por ejemplo, el dispositivo tendr uso en una amplia gama de aplicaciones, incluyendo la alimentacin energtica de rganos artificiales mediante el calor del cuerpo, la generacin de energas renovables y la alimentacin elctrica en aparatos electrnicos.

Los iones en solucin acuosa se mueven a velocidades de cientos de metros por segundo a temperatura ambiente y presin. La energa trmica de estos iones puede alcanzar varios kilojulios por kilogramo por grado. Sin embargo, hasta ahora, se haba hecho poco el trabajo para encontrar la manera de aprovechar esta energa y producir electricidad.

Zihan Xu y sus colegas hicieron su batera conectando electrodos de plata yoro a una tira de grafeno que es una pelcula de carbono de slo un tomo de espesor. En sus experimentos, los investigadores mostraron que seis de estos dispositivos en serie coloca dos en una solucin de iones de cloruro de cobre podra producir una tensin de ms de 2 V. Esto es suficiente para conducir electricidad a un diodo rojo emisor de luz.

La tecnologa es muy diferente a las bateras convencionales de iones de litio, por ejemplo, que convierten la energa qumica en electricidad. La salida de nuestro dispositivo es tambin continua y funciona exclusivamente por la recoleccin de la energa trmica de los alrededores mediante iones de cloruro de cobre, los cuales, en teora, es ilimitado, dice Xu.

Segn los investigadores, la batera funciona ms bien como una clula solar. Los iones de cobre (Cu + 2 ) continuamente chocan con la tira de grafeno en la batera. Esta colisin tiene energa suficiente para desplazar a un electrn del grafeno. Este electrn puede entonces combinarse con los iones de cobre o viajar a travs de la tira de grafeno y entrar en el circuito.

Dado que los electrones se mueven a travs del grafeno a velocidades extremadamente altas (gracias al hecho de que se comportan como partculas relativistas sin masa en reposo), viajan mucho ms rpido en el material basado en carbono que en la solucin inica. El electrn liberado por lo tanto, naturalmente, prefiere viajar a travs del circuito de grafeno en lugar de a travs de la solucin. As es como el voltaje es producido por el dispositivo,

Aumentar la tensin de salida

Los investigadores tambin hallaron que la tensin producida por el dispositivo podra ser aumentado por el calentamiento de la solucin inica y la aceleracin de los Cu 2 + iones con ultrasonido. Ambos mtodos funcionan porque aumentan la energa cintica de los iones.

La tensin tambin aumenta si la solucin de cobre-cloruro est ms concentrada con iones de Cu + 2 , debido a que la densidad de Cu 2 + en el grafeno es entonces mayor. Otras soluciones catinicos se pueden emplear tambin, como Na + , K + , Co 2 + y Ni 2 + , aunque estos producen menos salidas de tensin.

La nica capa atmica de la naturaleza del grafeno es crucial para esta batera, dicen los investigadores, quienes tambin experimentaron con pelculas delgadas de grafito y nanotubo de carbono -. Ellos descubrieron que estos materiales slo producen bajas tensiones de alrededor de microvoltios, que podran ser considerados como ruido.

Bor Jang de Nanotek Instrumentos en Dayton, Ohio, quien ha trabajado en la fabricacin de supercondensadores de grafeno, dice que el concepto descrito parece muy interesante pero que ms trabajos sern necesarios para evaluar si el mtodo podra proporcionar suficiente energa o densidad de potenciapara aplicaciones prcticas .

Por su parte, el equipo de Hong Kong, planea ahora para mejorar la potencia de salida de su dispositivo basado en el grafeno y seguir investigando cmo funciona.

El grafeno es apto para revolucionar la electrnica actual

Se ha especulado mucho con la posibilidad de apilar lminas individuales de grafeno entre capas de materiales aislantes para crear dispositivos electrnicos de propiedades nicas. Haba dudas de la posibilidad de hacerlo sin perder sus excelentes propiedades como conductor de electricidad y calor.

En el proceso de fabricacin de estos sndwiches de grafeno es inevitable que se acumulen, entre capa y capa, otros materiales no deseados. Estas molculas intrusas pueden debilitar las cualidades de la estructura general y empeorar su rendimiento. Y cmo saber si estn ah, o cunto afectan? Desde fuera no se puede ver nada. Un grupo de investigadores britnicos ha decidido hacer un corte transversal, abrir la tarta, y ver qu encontraban en sus tripas.

Su hallazgo es que el grafeno es tan o ms apto de lo que se esperaba para liderar la prxima revolucin electrnica. La contaminacin con materiales existe, pero tan solo en pequeas bolsas aisladas que no afectan al rendimiento general. Nuestras imgenes muestran que se pueden construir heteroestructuras atmicamente ntidas, apuntan en su artculo, publicado en la revista Nature Materials. Las heteroestructuras son sandwiches entre semiconductores cristalinos y piezas clave en la fabricacin de componentes electrnicos avanzados.

La tcnica de estudio de estas capas es el equivalente nanomtrico de la extraccin de testigos de hielo en la Antrtida, o de hacer cortes en el suelo para ver los estratos geolgicos. Aunque el propsito no era el mismo, sino ver la nitidez de la composicin interna. Si los dos componentes se separaban bien y hasta dnde llegaba la contaminacin de materiales extraos.

El corte transversal de las capas de grafeno intercaladas por Nitruro de boro se realiz con una tcnica bastante nueva. Proyectaron un haz de iones para cavar una trinchera alrededor del trozo que queran arrancar, y despus lo capturaron con unas nanopinzas.

Su posterior anlisis demostr que el grafeno, la lmina monoatmica de carbono que parece la solucin a todos los lmites de la tecnologa actual, es apto para la fabricacin de nuevos componentes electrnicos en combinacin con otros materiales.

Fig.8: Muestra de grafeno.

El Grafeno ha dado una sorpresa cuntica

El Grafeno se ha convertido en una especie de material estrella para los cientficos, a diario, se le encuentra alguna nueva aplicacin y en el mismo sentido miles de laboratorios a nivel mundial se encuentran trabajando con el Grafeno buscando aplicaciones prcticas, nuevas propiedades y patentes rentables.

Esta semana un equipo de fsicos de EE.UU. de la Universidad de Harvard y del Instituto Max-Planck de Fsica del estado slido en Alemania liderados por el Dr. Amir Yacoby han descubierto una nueva caracterstica del grafeno, el hallazgo lo han llamado el Efecto Hall cuntico fraccionario (FQHE, por fractional quantum Hall effect), dicen que este descubrimiento podra ayudar a desarrollar los ordenadores cunticos en el futuro.

El trabajo de investigacin que fue publicado en la ltima edicin de Science, se bas en un transistor de un solo electrn (SET, por single-electron transistor). El dispositivo se utiliz como si fuese un sensor capaz de determinar las brechas de energa que se produjeron en el material. Adems de producir el mencionado FQHE, las interacciones fuertes suelen provocar importantes fenmenos colectivos, tales como la superconductividad, la superfluidez y el magnetismo.

Como imaginars el Efecto Hall cuntico fraccionario (FQHE) no es fcil de comprender a menos que tengas slidos conocimientos cientficos- pero para explicarlos en trminos sencillos el efecto tiene lugar cuando los portadores de carga que son bsicamente electrones se encuentran confinados en un espacio de 2 dimensiones y son atravesados perpendicularmente a lo largo del eje Zpor un campo magntico. El grafeno es una retcula bidimensional de tomos, por lo que era un buen candidato para buscar en l este efecto. Cuando se induce una corriente a lo largo del eje X de esta malla, aparece una tensin - denominada tensin de Hall- en la direccin Y, a temperaturas bajas, dicha tensin se cuantifica en estados Hall.

El FQHE difiere del efecto Hall cuntico entero ms conocido. Aparece como resultado de las interacciones fuertes que se producen entre los electrones, provocando que estos portadores de carga se comportan como cuasi- partculas, con una carga que es una fraccin de la de un electrn. Estas cuasi- partculas de carga fraccionada son las responsables del FQHE y, posiblemente, una caracterstica muy til para el desarrollo de futuros ordenadores cunticos.

Fig.9: Microchip de grafeno.

El grafeno permitir desarrollar tratamientos de cncer ms selectivos

Es una de las aplicaciones de este material en las que la comunidad cientfica trabaja con mayor inters

Fig.10: personas con tratamiento de cncer.

El grafeno ha llegado a nuestros odos como una gran promesa. Dotado de propiedades inditas hasta ahora en la naturaleza, es un material destinado a hacer grandes cosas por los seres humanos. Una de las que ms ocupan el inters de los investigadores es conseguir que lostratamientos del cncer sean menos lesivos para los enfermos, mediante un sistema que permita eliminar clulas daadas de forma selectiva.

Concretamente, en el campo de la Fsica Mdica se intenta desarrollar un mtodo basado en inyectar al paciente partculas de grafeno, modificadas qumicamente para que se adhieran a las clulas cancerosas. Aprovechando la propiedad que tiene este material para absorber la luz infrarroja, las irradiaciones con las quese trata el tumor actuaran directamente sobre las clulas daadas, sin afectar al resto del cuerpo. Se trata de un rea de investigacin todava incipiente, pero que mejorara notablemente la eficiencia de los tratamientos radiolgicos.

sta es una de las aplicaciones futuras del grafeno de las que habl ayer en Valencia el investigador del Departamento de Fsica de Massachussetts Institute of Technology (MIT) Pablo Jarillo. Este joven cientfico, galardonado con el Premio PACASE que concedeel presidente Obama, participa estos das en la 34 Reunin Bienal de la Real Sociedad Espaola de Fsica, que acoge la Universitat de Valncia.

Jarillo (Valencia, 1976) celebra la fuerte inversin que ha realizado Europa para apoyar el estudio de materiales bidimensionales como el grafeno. Una decisin justificada por sus potenciales aplicaciones en la industria. Espaa tambin tiene intereses en este campo, puesto que es uno de los principales exportadores de grafeno obtenido por sntesis qumica.

Las aplicaciones del material del futuro

El grafeno se utiliza actualmente para cuestiones menores como la fabricacin de material deportivo, pero las aplicaciones verdaderamente extraordinarias llegarn a largo plazo. Me parece razonable plantear un plazo de treinta aos para que la investigacin bsica se lleve al plano industrial o comercial, pronostic ayer Jarillo.

Extrado del grafito, el grafeno es el material ms ligero, fuerte y que mejor conduce la electricidad de los que se conocen. Tampoco es contaminante, puesto que est compuesto de carbono y agua. No obstante, plantea algunos problemas. Funciona bien con la electrnica analgica, pero es muy difcil de utilizar con laelectrnica convencional digital explica Jarillo. A los ingenieros les interesa que se pueda apretar un botn para poder activar odesactivar un aparato; el problema del grafeno es que siempre est activo.

Otra de las aplicaciones ms deseadas y factibles es el desarrollo de bateras ms eficientes o pantallas de mviles que no se rompan. Otra cosa es que sean ms baratas o compatibles con la tecnologa actual. Investigadores Noruegos desarrollan semiconductores a partir del grafeno

El primer semiconductor de grafeno promete revolucionar la industria tecnolgica

Investigadores noruegos ha conseguido por vez primera desarrollar un mtodo de produccin de semiconductores a partir de grafeno. El avance conseguido podra revolucionar la industria tecnolgica, segn publica The Research Council of Norway.

El nuevo mtodo consiste en desarrollar nanocables semiconductores basados en grafeno, para el procedimiento anterior los investigadores bombardean la superficie de este material con tomos de galio y molculas de arsnico, generando as una red de minsculos nanocables, como resultado se obtiene un material hbrido de un grosor de tan solo un micrmetro, que acta eficientemente como semiconductor. Comparando, los semiconductores actuales de silicio material que se usa en la fabricacin de chips para transistores, pilas solares y una gran variedad de circuitos electrnicos, estos seran varios cientos de veces ms gruesos.

La capacidad conductora de electricidad del semiconductor de grafeno creado podra, adems, ser influida por la temperatura, la luz o la adicin de otros tomos.

Grafeno, un mundo de posibilidades

Helge Weman, de la Universidad Noruega de Ciencia y Tecnologa (NTNU)afirma:

Dadas las condiciones ya nombradas que posee el grafeno, sera posible sustituir el silicio por el grafeno en la fabricacin de semiconductores y sera posible hacer componentes semiconductores ms baratos y ms eficientes que los que actualmente se encuentran en el mercado. Un material que incluye una base flexible y que, adems, es transparente, nos abre todo un mundo de oportunidades, del que solo hemos visualizado la superficie.

El grafeno trae consigo una revolucin en la produccin de clulas solares y componentes LED, ejemplo, las ventanas de las casas tradicionales podran funcionar tambin como paneles solares o pantalla de televisin, y las pantallas de los telfonos mviles podran convertirse en esferas que se colocasen en la mueca, como los relojes. En resumen, el potencial (de aplicaciones) es enorme.

Mercado en menos de cinco aos

Investigadores estn ya empezando a crear prototipos dirigidos a reas especficas de aplicacin, ya han entrado en contacto con gigantes de la industria electrnica, como Samsung e IBM.

Hay un tremendo inters en la produccin de semiconductores a partir de grafeno, as que no ser difcil encontrar socios colaborativos, asegura Weman. Los cientficos esperan tener listo el nuevo material semiconductor hbrido para su comercializacin en solo cinco aos.

Se estima que, entre otras aplicaciones, el grafeno podra utilizarse para fabricar transistores super pequeos (de solo un tomo de grosor y 10 tomos de ancho); as como sistemas de almacenamiento energtico altamente eficientes.

Asimismo, se espera que un reciente hallazgo sobre este material (se ha descubierto que las estructuras de sus capas atmicas son casi perfectas) posibilite el desarrollo de una nueva generacin de chips informticos.

Fig.11: LED con grafeno.

Logran construir Chip de Grafeno que abre la va a pantallas flexibles y cmaras nocturnas

Investigadores del Institut de Cincies Fotniques (ICFO) Frank Koppens y Gerasimos Konstantatos desarrollan un dispositivo electrnico flexible y ultrasensible a la luz que permitir tener cmaras dotadas de visin nocturna que podrn hacer buenas fotos y filmar buenos vdeos incluso sinluz. Parabrisas que aumentarn la luminosidad de la carretera y el paisaje cuando se conduzca de noche, adems de otros mltiples usos.

Este invento fue posible gracias a el grafeno, el material ms delgado y resistente que se ha descubierto y que est formado por una hoja de tomos de carbono ordenados en un plano. Como se ha comentado en este blog, el grafeno promete revolucionar el mundo de la electrnic as como lo destac la Academia de Ciencias Sueca cuando concedi el Nobel de fsica a sus descubridores en el 2010.

La clave de este invento ha sido situar una capa cristalina de puntos cunticos (la especialidad deKonstantatos) sobre la hoja de grafeno (la especialidad de Koppens). Los puntos cunticos son esferas de5 nanmetros de dimetro que absorben la luz con gran eficiencia, de este modo, se ha podido superar el obstculo que planteaba la baja capacidad de absorcin de luz que tiene el grafeno. Segn los resultados de la investigacin presentados en la revista Nature Nanotechnology, se ha multiplicado por mil millonesla sensibilidad del grafeno a la luz.

Las aplicaciones para la electrnica de consumo estn a la vuelta de la esquina; y el mercado potencial es enorme, destaca Frank Koppens.

Silvia Carrasco, directora de transferencia de tecnologa del instituto afirma que el ICFO ha patentado el invento y ya est estudiando la posibilidad de crear una empresa para explotarlo comercialmente. Ven como posible alternativa asociarse con alguna de las multinacionales de telefona mvil o de tecnologas de imagen mdica que se han interesado por el avance.

Posibles Aplicaciones del Dispositivo

Las aplicaciones se engloban dos grandes reas; La flexibilidad del grafeno que abre la va a crear productos electrnicos que se puedan doblar, ejemplo, telfonos mviles hasta pantallas de televisor.

Crear estos productos requerir hacer flexibles tambin otros componentes de los aparatos, algo en lo que ya se est trabajando, informa Koppens.

Por otra rea; La alta sensibilidad a la luz del dispositivo abre la va a crear innovadores productos de fotodeteccin, este puede tener un coste inferior a un euro. Koppens destaca las cmaras de visin nocturna y detectores de molculas -basados en el anlisis espectroscpico de la luz que reflejan- para el diagnstico mdico o la industria farmacutica.

Logran fabricar grafeno de forma fcil y barata

Logran fabricar grafeno de forma fcil y barata

El grafeno es considerado por muchos como el material del futuro. Compuesto por nanoestructuras de carbono, podra sustituir al silicio en la fabricacin de semiconductores y revolucionar la informtica y la electrnica dando un paso de gigante en esos campos. El problema es que sigue siendo una sustancia costosa y difcil de fabricar. Los cientficos buscan de forma infatigable la manera de obtener grafeno en grandes cantidades de forma barata y eficaz, y un grupo de investigadores europeos ha dado un nuevo paso al respecto. Handesarrollado un mtodo de bajo coste para la fabricacin de lminas de grafeno de varias capas. Lo ventajoso del nuevo mtodo es que es simple, no requiere ningn equipo especial y puede ser implementado en cualquier laboratorio de cualquier parte del mundo.

El mtodo, desarrollado por cientficos del Instituto de Qumica Fsica de la Academia Polaca de Ciencias (IPC PAS) en Varsovia y del Instituto de Investigacin Interdisciplinaria (IRI), en Lille (Francia) puede ser otro paso prometedor para la fabricacin de grafeno a gran escala.

El grafeno fue descubierto en 2004, al quitar las capas de grafito de carbono utilizando una cinta adhesiva normal. En lo que se haba desprendido los investigadores fueron capaces de encontrar lminas de un tomo de espesor. Y eso era grafeno. Si estamos pensando en sus aplicaciones industriales, tenemos que encontrar mejores mtodos para la produccin de este material a gran escala, sin necesidad de utilizar un equipo caro y especializado, dice Izabela Kamiska, uno de los investigadores del estudio.

Teniendo en cuenta la estructura, el grafeno forma una red hexagonal que se asemeja a un panal, con la diferencia de que la hoja de grafeno tiene el menor espesor posible: un nico tomo.

Las propiedades inusuales del grafeno estn estrechamente relacionadas con esta estructura nica. El grafeno es casi totalmente transparente, ms de cien veces ms fuerte que el acero y muy flexible. Al mismo tiempo muestra una excelente conductividad trmica y elctrica, lo que lo convierte en buen material para aplicaciones en electrnica, por ejemplo, para la fabricacin de pantallas delgadas, flexibles y fuertes o circuitos de procesamiento rpido. Tambin es adecuado como material para diversos sensores.

Un limpiador ultrasnico

Los mtodos existentes para la fabricacin de grafeno requieren un equipo costoso, especializado y con complejos procedimientos de fabricacin. En elNuevo mtodo propuesto, la mquina ms compleja para producir lminas de grafeno es un limpiador ultrasnico, un equipo comn en muchos laboratorios.

Segn explican los cientficos, a nivel molecular, el grafito se asemeja a un sndwich compuesto de muchos estratos de grafeno. Estos estratos son difcilmente separables. Para debilitar las interacciones entre ellos, oxidaron el grafito. El polvo obtenido de este modo xido de grafito se suspendi en agua posteriormente y se coloc en un limpiador ultrasnico. Los ultrasonidos separaron las lminas oxidadas de grafeno unas de otras y se obtuvieron escamas de xido de grafeno con un espesor de aproximadamente 300 nanmetros.

Los investigadores tuvieron que superar algunas dificultades, como lapresencia de oxgeno en los compuestos, que cambiaba las propiedades fsico- qumicas del material de conductor a aislante.

Una publicacin que describe el nuevo mtodo apareci a principios de este ao en la prestigiosa revista Chemical Communications. En la actualidad, los investigadores continan su trabajo intentando disminuir el espesor del grafeno.

Fig. 12: carbono.

Mejoran obtencin de gas natural mediante membranas de grafeno

Una reciente investigacin de cientficos de la Universidad de Colorado proyecta grandes avances hacia la creacin de membranas eficaces energticamente para producir gas natural y a su vez reducir emisiones de Dixido de Carbono en las populares chimeneas trmicas o tubos de escape de vehculos.

Como es sabido el grafeno consiste en una sola capa de tomos de carbono colocados en una retcula hexagonal, similar a la de un panal de miel.

El equipo de cientficos est conformado por Scott Bunch, John Pellegrino, Steven Koenig y Luda Wang, de la Universidad de Colorado en Boulder, Estados Unidos, en el desarrollo de la investigacin crearon poros nanomtricos en lminas de grafeno mediante un proceso de grabado oxidativo inducido por luz ultravioleta, luego se midi la permeabilidad a varios gases en las membranas de grafeno poroso.

El equipo de cientficos hicieron experimentos con diversos gases incluyendo hidrgeno, dixido de carbono, argn, nitrgeno, metano y hexafluoruro de azufre, cuyas molculas estn en el rango de entre 0,29 y 0,49 nanmetros, demostrando as el potencial que tiene el nuevo descubrimiento para permitir separar gases basndose en el tamao de las molculas.

En el mismo sentido, los cientficos afirman que el grafeno es un material ideal para crear una membrana de separacin debido a sus caractersticas especiales, ya que incluyen su durabilidad y que no necesitan mucha energa para empujar a las molculas por la membrana.

An habr que superar otros desafos tcnicos antes de que la tecnologa pueda utilizarse en la prctica. Uno de ellos, es desarrollar un proceso prctico para crear con la debida precisin nanoporos de los tamaos deseados.

Nokia decide incorporar el grafeno en sensores para sus cmaras de fotos

Nokia ha decidido apostar al futuro de su tecnologa por la incorporacin del grafeno para los sensores de las cmaras de sus telfonos mviles, la compaa situa al grafeno como un material interesante a la hora de utilizarlo para construir cmaras para telfonos mviles gracias a la capacidad de absorcin de luz del grafeno, esto hace que el material sea un excelente candidato para fabricar unidades que sean ms delgadas que los que actualmente se desarrollan basadas en sensores CMOS.

Nokia, por su parte, ya piensa en el grafeno para el desarrollo de sus futuros sensores. Precisamente una de las cualidades que hemos descrito de este compuesto, su alta transparencia, sitan el grafeno como un material muy interesante a la hora de emplearlo para construir cmaras para mviles. Y es que la capacidad de absorcin de luz de este compuesto lo sita como un excelente candidato para fabricar unidades que, adems, puedan ser notablemente ms delgadas que las que actualmente se desarrollan basndose en sensores CMOS.

Pensemos, as, en unidades como la del citado Nokia 808PureView, aunque evitando la joroba que describe este mvil a causa de la cmara que instala a la espalda del terminal. Adems, como decimos, el abaratamiento en los costes que van ligados algrafeno permitiran, entre otras cosas, la produccin de sensores basados en esta tecnologa con una inversin bastante menor.

Por desgracia, por el momento no se conoce cundo este tipo de cmaras sern una realidad ms all del camino que ha iniciado por la va de la investigacin, por lo que habr que ser pacientes decara a ver el primer mvil de Nokia que lleve un sensor basado engrafeno. Es ms que probable que antes de que llegue ese momento, este material ya se deje ver en procesadores hiperveloces o en pantallas flexibles dotadas de una importante resistencia a roturas.

Fig.13: sensores de cmara.

Nueva tcnica permitir crear chips ultradelgados basados en grafeno

El equipo investigador del qumico Jiwoong Park de la Universidad deCornell, Ithaca y Nueva York, han inventado una forma de organizar siguiendo un patrn determinado, pelculas de nitruro de boro (aislante) y de grafeno de un solo tomo de espesor, sin usar en ellas un substrato de silicio.

Esta nueva tcnica podra conducir al desarrollo y fabricacin fcil de circuitos con grosor atmico y libres de substratos ya que por su delgadez extrema podran flotar en el agua o en el aire. Este revolucionario mtodo de fabricacin el cual utiliza la misma tecnologa bsica de fotolitografa usada en el procesamiento de obleas de silicio, se permite que el grafeno y el nitruro de boro conformen pelculas del todo planas, estructuralmente lisas, sin arrugas ni desniveles.

Este paso de produccin, si se complementa con el paso final, que todava no se ha logrado poner en prctica satisfactoriamente y que consiste en introducir un material semiconductor, podra conducir al primer circuito integrado con el grosor de un solo tomo.

El equipo de investigacin ahora trabaja para determinar qu material funcionara mejor con las pelculas delgadas de grafeno y nitruro de boro para constituir la ltima capa semiconductora que podra convertir las pelculas en circuitos reales.

En el trabajo de investigacin y desarrollo tambin han intervenido David A. Muller, Mark Levendorf y Cheol-Joo Kim.

Los circuitos integrados que estn dentro de los equipos electrnicos de todo tipo y que estn hechos de silicio cuidadosamente trabajado, son bastante delgados pero algunos cientficos piensan que el grosor de las pelculas delgadas que se utilizan en ellos se puede reducir an ms, hasta el nivel de un solo tomo.

Los materiales que un grupo de cientficos ha escogido para intentar eso son el grafeno y el nitruro de boro hexagonal.

El grafeno es un singular material que consiste en una sola capa de tomos de carbono colocados en una retcula hexagonal similar a la de un panal de miel.

El nitruro de boro hexagonal consiste en una estructura tambin delgada hecha de tomos de boro y nitrgeno dispuestos en un patrn repetitivo.

Fig.14: separacin de lminas de grafeno.

Pablo Jarillo-Herro lder en investigacin delGrafeno

Fig.15: Jarillo herro. El fsico valenciano Pablo Jarillo-Herro lidera la investigacin en ciencia bsica del material del futuro: el grafeno. Desde su propio laboratorio enel Instituto Tecnolgico de Massachusetts (MIT) estudia las propiedades electrnicas y pticas de este compuesto.

Slo en 2012 ha publicado cinco importantes trabajos en Nature Journals y Physical Review Letters. El prximo martes recibir el mayor honor otorgado por el Gobierno de Estados Unidos, el mismsimo Barack Obama le har entrega del Premio Presidencial a Jvenes Investigadores Cientficos (PECASE). Jarillo-Herrero se alza as como el nico espaol entre los 96 galardonados (slo 11 en su campo) con este reconocimiento cifrado en un milln de dlares.

La Casa Blanca destaca, en su comunicado oficial, la investigacin pionera del fsico valenciano en los fenmenos de transporte cuntico del grafeno, as como su labor por extender el alcance de su trabajo al pblico general a travs de la prensa. No ha sido un camino fcil, explica Jarillo-Herrero a EL MUNDO.

El cientfico tuvo que superar un sinfn de filtros para demostrarse merecedor de este premio. Primero gan el galardn que entrega el Departamento de Energa del Gobierno de Estados Unidos. Despus su nominacin pas a Presidencia entre muchos otros candidatos que investigan en todos los campos de la ciencia y la ingeniera. Finalmente, el prximo 31 de julio acudiral Museo de Historia Natural de Washington para recoger su premio en una ceremonia oficiada por la Casa Blanca que incluye una recepcin con Obama.

Jarillo-Herrero agradece este reconocimiento presidencial que, por un lado, refuerza el prestigio de su trayectoria y, por otro, apuesta por su trabajo con una ayuda de un milln de dlares para investigar durante cinco aos (200.000 anuales).

Mi investigacin cuenta con otras fuentes de financiacin, pero este dinero me permite mayor libertad para estudiar los temas que ms me interesan,destaca. Y qu capta la atencin de este fsico? Los nuevos materiales y suspropiedades optoelectrnicas.

Su laboratorio de investigacin en el MIT es lder en el estudio de las cualidades del grafeno, que fue aislado de forma eficiente por primera vez por los doctores Konstantin Novoselov y Andre Geim en 2004 (Premios Nobel de Fsica en 2010). Cuando se descubre un material interesante, ste acta de forma distinta si se enfra o se somete a campos magnticos muy altos, comenta.

Entonces se producen una serie de fenmenos elctricos y pticos muy difciles de describir utilizando nicamente la fsica clsica, por eso necesitamos la fsica de la mecnica cuntica, aade.

En su trabajo ms reciente, Jarillo-Herrero demostr que, cuando se ilumina con luz, la respuesta del grafeno es diferente a la de los materiales convencionales como las clulas solares de silicio. Se produce un efecto fototermoelctrico, en lugar de fotovoltaico, afirma. Este descubrimiento abrela hiptesis de que el grafeno podra servir para crear sistemas de captacin de energa ms eficientes.

De momento, el joven cientfico no tiene pensado volver a casa. Es m