GRAFENO
El grafeno es una sustancia formada por carbono puro, con
átomos dispuestos en patrón regular hexagonal, similar al grafito,
pero en una hoja de un átomo de espesor. Es muy ligero: una lámina de 1 metro
cuadrado pesa tan solo 0,77 miligramos. Se considera 100 veces más fuerte que
el acero y
su densidad es aproximadamente la misma que la de la fibra de carbono,
y es aproximadamente cinco veces más ligero que el aluminio.
Es un alótropo del carbono,
un teselado hexagonal plano
formado por átomos de carbono y enlaces
covalentesque se generan a partir de la superposición de los híbridos sp2 de
los carbonos enlazados.
El Premio Nobel de Física de 2010 se les
otorgó a los científicos Andréy Gueim y Konstantín Novosiólov por sus
revolucionarios descubrimientos acerca de este material.1 2
Mediante la hibridación sp2 se explican mejor los ángulos de enlace, a 120°,
de la estructura hexagonal del grafeno. Como cada uno de los carbonos contiene
cuatro electrones de valencia en el estado hibridado, tres de
esos electrones se alojan en los híbridos sp2, y forman el esqueleto de enlaces
covalentes simples de la estructura.
El electrón sobrante se aloja en un orbital atómico tipo P perpendicular al
plano de los híbridos. El solapamiento lateral
de dichos orbitales da lugar a formación de orbitales de tipo π. Algunas de
estas combinaciones propician un gigantesco orbital
molecular deslocalizado entre todos los átomos de carbono que
constituyen la capa de grafeno.
El nombre proviene de intercambio –en el vocablo grafito– de sufijos:
«ito» por «eno»: propio de los carbonos con enlaces dobles.
En realidad, la estructura del grafito puede
considerarse una pila de gran cantidad de láminas de grafeno superpuestas.3 Los
enlaces entre las distintas capas de grafeno apiladas se deben a fuerzas de Van der Waals e
interacciones de los orbitales π de
los átomos de carbono.
En el grafeno la longitud de los enlaces carbono-carbono es de
aproximadamente 142 pm (picómetros). Es el componente estructural básico de
todos los demás elementos grafíticos, incluidos el propio grafito,
los nanotubos de
carbono y losfullerenos.
A esta estructura también se le puede considerar una molécula aromática
extremadamente extensa en las dos direcciones espaciales. Es decir, sería el
caso límite de una familia de moléculas planas
de hidrocarburos aromáticos policíclicosdenominada
grafenos
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