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El grafeno gana el premio Nobel
El Premio Nobel de Física 2010 ha sido otorgado a los dos investigadores que realizaron los primeros experimentos con grafeno, una lámina bidimensional de átomos de carbono. El premio, otorgado a los físicos de la Universidad de Manchester. Andre Geim y Konstantin Novoselov , reconoce el trabajo que comenzó hace menos de una década en un material que desde entonces se ha utilizado para fabricar transistores y electrodos elásticos que rompen récords.
Ganador del premio: El Premio Nobel de Física de este año fue para los investigadores del Reino Unido que fueron pioneros en el estudio del grafeno. Esta imagen de microscopio electrónico de barrido muestra una hoja de grafeno arrugada del material de un solo átomo de espesor.
El grafeno es un material con muchos superlativos: es el mejor conductor de electricidad a temperatura ambiente y el material más resistente jamás probado. También es un excelente conductor de calor, transparente y flexible. Antes del trabajo de Geim y Novoselov, los investigadores habían teorizado sobre la existencia del material y habían predicho que podría usarse para hacer transistores más de 100 veces más rápidos que los de los chips de silicio actuales. Pero hasta que los investigadores del Reino Unido fabricaron y probaron el grafeno en 2004, muchos físicos adivinaron que los materiales de un átomo de espesor serían inestables.
En 2004, Geim y Novoselov hicieron grafeno en el laboratorio usando cinta adhesiva para pelar un trozo de grafito en láminas cada vez más delgadas, como en este video. Una hoja de grafeno es una capa única de átomos de carbono enredados en un patrón hexagonal repetido en forma de panal.
El grafeno es un material natural. Capas de grafeno forman el grafito que se encuentra en la mina de un lápiz. Cuando trazas un lápiz sobre una hoja de papel, estas capas se cortan, dejando capas delgadas de estas hojas de carbón. Al triturar el grafito y pelarlo con cinta adhesiva en escamas cada vez más delgadas y, finalmente, en pedazos de solo un átomo de espesor, Geim y Novoselov pudieron producir cantidades utilizables de grafeno que podrían estudiarse y eliminar las dudas sobre la estabilidad del grafeno.
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Kostya Novoselov demuestra su técnica de baja tecnología para hacer grafeno.
En su trabajo inicial, en 2004, no solo demostraron que habían fabricado grafeno, sino que también dilucidaron sus propiedades eléctricas modelándolo y conectándolo a electrodos. No fueron los primeros en ver el grafeno, pero ciertamente fueron Geim y Novoselov quienes realmente abrieron la puerta para poder estudiarlo, dice. Gira de James , profesor de química en la Universidad de Rice.
Una vez que desarrollaron este sistema experimental para estudiar el material, Geim y Novoselov, y otros investigadores que lo siguieron, encontraron algunas cosas notables. Primero, los electrones en el grafeno se comportan como si no tuvieran masa, avanzando a velocidades de un millón de metros por segundo. (Compare eso con la velocidad de la luz en el vacío, 300 millones de metros por segundo). Y mientras que los electrones generalmente rebotan en los obstáculos dentro de un material conductor, los electrones que viajan a través de la perfecta celosía de grafeno en forma de panal se mueven sin problemas.
La estructura perfecta del grafeno da lugar a efectos cuánticos exóticos que están siendo estudiados por los físicos. Sin embargo, los ingenieros que trabajan para hacer de todo, desde pantallas táctiles hasta células solares y materiales estructurales ligeros, han aprovechado las propiedades eléctricas del material, su transparencia y su resistencia. Los investigadores de IBM están desarrollando matrices de transistores de grafeno que dejan el silicio convencional en el polvo, y un grupo de Samsung está desarrollando electrodos de grafeno impresos para su uso en pantallas táctiles transparentes y flexibles.
En reconocimiento a la promesa del material, NIÑOS destacó el trabajo en Georgia Tech sobre transistores de grafeno como una de las tecnologías emergentes más prometedoras en 2008; en el mismo año reconocimos a Novoselov con nuestro premio al joven innovador, el TR35.
La técnica de Geim y Novoselov se puede utilizar para producir grafeno en cantidades relativamente pequeñas, lo suficiente para estudiarlo en el laboratorio y fabricar dispositivos de prueba, pero no lo suficiente para la fabricación. En los años intermedios, los investigadores han desarrollado métodos para producir grandes cantidades del material y ahora están aprendiendo a usarlo para fabricar dispositivos.
Ahora tenemos que encontrar formas de sintetizar el grafeno de manera confiable a gran escala y hacer que estas tecnologías sean reproducibles de una manera que tenga sentido económico, dice Phaedon Avouris, un investigador que desarrolla transistores y fotodetectores de grafeno en el Watson Research Center de IBM en Yorktown Heights, Nueva York. .