graphene

Graphene

English
Graphene is a material that consists of a single-layered lamellar structure of carbon atoms that have a high level of cohesion through hybridisation bonds sp2 and are arranged in a hexagonal configuration. The graphene is an allotropic form of carbon, like diamond or graphite. Thus, it is pure carbon, abundantly available in nature and environmentally friendly. Virtually, it is transparent to light, being an optical absorption of a single layer of graphene only ~2.3% of light in the visible spectrum; the thermal conductivity of the graphene is higher than that of a carbon nanotube and diamond. That is why the graphene is a material having the smallest electrical resistivity in the world. Another characteristic of graphene is its electronic mobility at room temperature, that is higher than that of a carbon nanotube or a silicon crystal; this property will make it particularly interesting for its potential use in fast nanodevices. Because of qualities such as good transparency, fast electron migration rate and small electrical resistivity, the graphene is expected to be used to make transparent touch screens, solar cells and light panels. Moreover, it is a non-toxic and biocompatible material for biological cells, so it can be used in food industry or biomedicine. Its incredible mechanical, chemical, magnetic, electronic and optical properties make the graphene to be one of the most investigated materials at the moment. The range of applications in many different fields is very wide, and so it has the potential for a technological revolution.

At present, methods for preparing graphene include, among others, a mechanical exfoliation method, a chemical vapor deposition method, a pyrolysis epitaxial growth method. A simple and easy way to prepare graphene is the chemical vapor deposition method, that can provide large-area graphene with a high quality. For instance, one chemical vapor deposition method for preparing graphene, specifically, is as follows: a substrate provided with catalyst is put into an oxygen-free reactor to increase the temperature of the substrate to 500° C~1,200° C.; then, carbonaceous matters are added into the reactor, and the graphene is yield, being the catalyst a metal or a metallic compound. The carbonaceous matters are selected from methane, ethanol, acetylene, cyclohexane, toluene and benzene.

Spanish
El grafeno es un material que consiste en una estructura laminar, de una sola capa, de átomos de carbono que tienen un alto nivel de cohesión por enlaces con hibridación sp2 y están dispuestos en configuración hexagonal. El grafeno es una forma alotrópica del carbono, como el diamante o el grafito. Así, es carbono puro, está disponible de manera abundante en la naturaleza y es compatible con el medio ambiente. Prácticamente, es transparente a la luz, siendo la absorción óptica de una sola capa de grafeno de solo aproximadamente el 2,3 % de la luz en el espectro visible; la conductividad térmica del grafeno es mayor que la de un nanotubo de carbono y la del diamante. Por esto, el grafeno es el material que tiene la menor resistividad eléctrica del mundo. Otra característica del grafeno es su movilidad electrónica a temperatura ambiente, que es mayor que la de un nanotubo de carbono o la de un cristal de silicio; esta propiedad lo hace particularmente interesante para su potencial uso en nanodispositivos rápidos. Debido a cualidades tales como buena transparencia, alta velocidad de migración electrónica y baja resistividad eléctrica, se espera que el grafeno se use para hacer pantallas táctiles transparentes, celdas solares y paneles ligeros. Además, es un material no tóxico y biocompatible para las células biológicas, de manera que puede usarse en la industria alimentaria o en biomedicina. Sus increibles propiedades mecánicas, químicas, magnéticas, electrónicas y ópticas hacen que el grafeno sea uno de los materiales más investigados en este momento. El rango de aplicación en muchos diferentes campos es muy amplio y, así, tiene potencial para una revolución tecnológica.

Hoy en día, los métodos para preparar grafeno incluyen, exfoliación mecánica, deposición química de vapor y crecimiento epitaxial por pirólisis, entre otros. Un modo simple y fácil de preparar grafeno es el método de deposición química de vapor, que puede proporcionar grafeno con gran superficie y alta calidad. Por ejemplo, un método de deposición química de vapor para preparar grafeno, específicamente, es como sigue: se pone un sustrato provisto de catalizador en un reactor exento de oxígeno para aumentar la temperatura del sustrato entre 500 °C y aproximadamente 1200 °C; después, se añaden materias carbonosas al reactor y se obtiene grafeno, siendo el catalizador un metal o un compuesto metálico. Las materias carbonosas se seleccionan entre metano, etanol, acetileno, ciclohexano, tolueno y benceno.

®JSValenzuela