Enlace metálico:
Enlace Covalente:
Modelo de Lewis:
Enlace iónico:
Curiosidad: Distintas estructuras que se pueden hacer con átomos de Carbono.
Propiedades del grafeno
El grafeno por definición posee unas características muy interesantes, algunas absolutamente asombrosas. Su grosor de tamaño nanométrico le hace ser transparente y muy flexible, pero al mismo tiempo, es un material muy duro y resistente. En los últimos años ha generado muchas expectativas debido a sus excelentes propiedades tanto mecánicas, como eléctricas, ópticas y térmicas. Entre éstas cabe destacar que el grafeno absorbe fotones en el rango del visible al infrarrojo con una rápida transición inter-bandas que permite obtener una eficaz respuesta eléctrica. Estas propiedades, junto a la abundancia de carbono en forma de grafito en la naturaleza, lo hacen especialmente interesante. De forma resumida podemos destacar del grafeno las siguientes propiedades:
• Es bidimensional y ligero (1m2 pesa 0,77 mg), y cuenta sin embargo con una gran superficie específica (2600 m2/g), lo que le confiere una cierta capacidad de autoenfriamiento. Es flexible, elástico, maleable, de forma que admite elongaciones del 10% de forma reversible y puede doblarse un 20% sin sufrir daño alguno. Se puede enrollar para crear nanotubos o adoptar cualquier otra forma. Las superficies de los materiales en los que se aplica el grafeno por tanto, tienen menos posibilidades de quebrarse y son más duraderos.
• Es más duro y resistente que el diamante, siendo unas 100 veces más resistente que el acero a igualdad de espesor. Aparte, es rígido, con lo que soporta grandes esfuerzos sin apenas deformarse, disponiendo de una tensión mecánica a la rotura de 42 N/m. Asimismo es más transparente como el vidrio, debido a su poco espesor, absorbiendo solamente el 2% de la luz blanca incidente. También es uno de los mejores conductores térmicos, siendo su conductividad térmica del orden de 5.000 W/mK, mayor que la del cobre, el diamante o la plata, lo que le permite disipar el calor y soportar intensas corrientes eléctricas sin calentarse. Por otro lado, el grafeno conduce la electricidad tan bien como el cobre, siendo su conductividad eléctrica del orden de 0,96 · 108 (Ω · m-1).
• Es un material híbrido, por lo que no puede considerarse como conductor, semiconductor o aislante, compartiendo características de los conductores y semiconductores. A nivel cuántico, debido a su disposición espacial y al tipo de enlace entre los carbonos que lo componen, los electrones se desplazan sobre la superficie del grafeno a una velocidad muy alta (solo 300 veces menor que la de la luz, pero muy superior a los metales), comportándose como partículas sin masa conocidas como fermiones de Dirac. Esto permite que láminas muy pequeñas de grafeno permitan experimentos que hasta ahora solo podían realizarse en aceleradores de partículas.
• Soporta la radiación ionizante, ya que, al incidir la luz sobre él, emite energía, pero sin llegar a ionizarse, y por tanto, el electrón no llega a desprenderse del átomo. La radiación ionizante tiene aplicación en el campo de la sanidad, en el que se utilizan aparatos que emiten estas radiaciones, como los sistemas de radioterapia.
• Es un multiplicador de frecuencias, de forma que, si se le aplica una señal eléctrica de cierta frecuencia, el grafeno genera ondas del doble o triple de esta frecuencia, permitiendo aumentar así las velocidades de intercambio de información de los procesadores.
• Es muy denso e impermeable, incluso a la penetración de las moléculas más pequeñas que existen, las del gas helio. Sin embargo, deja pasar el agua sin dificultad. Esta propiedad podría ser muy importante, permitiendo la separación y filtración de sustancias, la destilación de ciertos líquidos, la producción de biocombustible, la eliminación de tóxicos en el agua o la purificación de ciertos productos químicos.
Interesante vídeo sobre los nanotubos y el grafeno:
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