Plásticos reforzados con grafeno
Introducción
Es un material casi transparente. Una lámina de un átomo de espesor es unas 200 veces más resistente que el acero actual más fuerte, siendo su densidad más o menos la misma que la de la fibra de carbono, y unas cinco veces más ligero que el aluminio.
Es un alótropo del carbono, un teselado hexagonal plano formado por átomos de carbono y enlaces covalentes que se generan a partir de la superposición de los híbridos "Hibridación (química)") sp "Hibridación (química)") de los carbonos enlazados.
En 2004, el grafeno fue redescubierto, aislado e investigado en la Universidad de Mánchester por Andréy Gueim y Konstantín Novosiólov. En 2010, Gueim y Novosiólov recibieron el Premio Nobel de Física por sus revolucionarios descubrimientos acerca de este material.[1][2].
Mediante la hibridación sp 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 "Valencia (química)") en el estado hibridado, tres de esos electrones se alojan en los híbridos sp, y forman el esqueleto de enlaces covalentes simples de la estructura.[3].
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.[4] 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 los fullerenos.
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 policíclicos denominada grafenos.
El grafeno se utiliza como blindaje antibalas y también se utiliza para los coches irrompibles y más seguros del mundo gracias a sus componentes altamente resistentes.