|
El grafeno es un alótropo del carbono, un
teselado hexagonal plano (como panal de abeja) formado por átomos de carbono y
enlaces covalentes que 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 Andre Geim y a Konstantin Novoselov por sus revolucionarios
descubrimientos acerca del material bidimensional grafeno.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 de 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.
Estructura cristalina del grafito. Se
ilustran las interacciones de las diversas capas de anillos aromáticos
condensados.
En el grafeno, la longitud de los enlaces
carbono-carbono es de aproximadamente 1,42 Å (ångstroms). 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.
Descripción
El grafeno perfecto está constituido
exclusivamente por celdas hexagonales. Celdas pentagonales o heptagonales
corresponden a defectos. Ante una celda pentagonal aislada, el plano se arruga
en forma cónica. La presencia de 12 pentágonos crearía un fullereno. La
inserción de un heptágono le aportaría forma de silla. Los nanotubos de carbono
de pared única son cilindros de grafeno.
No hay comentarios:
Publicar un comentario