El grafeno es el material del futuro.
Hecho de una capa de carbono de un átomo de espesor, es el material más resistente del mundo, completamente flexible y más conductor que el cobre. Los electrones se mueven a través del grafeno prácticamente sin resistencia, de 50 a 500 veces más rápido que en el silicio. Si bien el potencial de este material aún no se ha explorado por completo, las aplicaciones para nosotros en un futuro próximo son increíbles.
1) Un filtro de grafeno para desalinización
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Un estudio reciente realizado por investigadores del MIT realizó un prototipo del uso de un filtro a base de grafeno para desalinizar efectivamente el agua:
Mostramos que los poros a escala nanométrica en grafeno independiente de una capa pueden filtrar efectivamente la sal de NaCl del agua. Usando la dinámica molecular clásica, informamos el rendimiento de desalinización de dichas membranas en función del tamaño de poro, la funcionalización química y la presión aplicada. Nuestros resultados indican que la capacidad de la membrana para evitar el paso de la sal depende fundamentalmente del diámetro de poro con poros de tamaño adecuado que permitan el flujo de agua mientras bloquean los iones. Además, una investigación sobre el papel de los grupos funcionales químicos unidos a los bordes de los poros de grafeno sugiere que los grupos hidroxilo comunes pueden duplicar aproximadamente el flujo de agua gracias a su carácter hidrófilo. El aumento en el flujo de agua se produce a expensas de un rendimiento de rechazo de sal menos consistente, que atribuimos a la capacidad de los grupos funcionales hidroxilo para sustituir las moléculas de agua en la capa de hidratación de los iones. En general, nuestros resultados indican que la permeabilidad al agua de este material es varios órdenes de magnitud mayor que las membranas de ósmosis inversa convencionales, y que el grafeno nanoporoso puede desempeñar un papel valioso para la purificación del agua.
2) Subidas inalámbricas de Terabit … en un segundo
Los investigadores de Georgia Tech han elaborado planos para una antena inalámbrica hecha de láminas de carbono, o grafeno, delgadas como un átomo, que podrían permitir velocidades de transferencia de terabit por segundo a distancias cortas.
Se podría hacer un terabit por segundo en un rango de aproximadamente un metro usando una antena de grafeno, lo que permitiría obtener 10 películas de alta definición moviendo su teléfono más allá de otro dispositivo durante un segundo. En rangos aún más cortos, como algunos centímetros, las velocidades de datos de hasta 100 terabits por segundo son teóricamente posibles.
Para hacer una antena, el grafeno se puede formar en tiras estrechas de entre 10 y 100 nanómetros de ancho y un micrómetro de largo, lo que le permite transmitir y recibir a la frecuencia de terahercios, que corresponde aproximadamente a esas escalas de tamaño. Las ondas electromagnéticas en la frecuencia de terahercios interactuarían con las ondas plasmónicas (oscilaciones de electrones en la superficie de la tira de grafeno) para enviar y recibir información.
3) Supercondensadores de grafeno de alta potencia que podrían reemplazar las baterías …
Los microcondensadores de grafeno podrían combinar las capacidades de carga y descarga muy rápidas de los supercondensadores, cientos de veces más rápido que las baterías, con la alta densidad de energía de las baterías. Los investigadores dicen que han demostrado un proceso de fabricación escalable que podría hacer que sus supercondensadores sean baratos de producir y al mismo tiempo ampliar las posibilidades de su uso.
Los investigadores de la UCLA pudieron llegar a este avance utilizando esta técnica brillante y original:
Pegaron una capa de plástico sobre la superficie de un DVD y luego recubrieron el plástico con una capa de óxido de grafito. Luego, simplemente insertaron el disco recubierto en una unidad óptica LightScribe disponible comercialmente, utilizada tradicionalmente para etiquetar DVD, y aprovecharon el propio láser de la unidad para crear el patrón interdigitado. El trazado del láser es tan preciso que ninguno de los “dedos entrelazados” se tocan, lo que podría provocar un cortocircuito en el supercondensador.
4) dispositivos biónicos
Debido a que el grafeno es delgado y flexible, podría integrarse en dispositivos “biónicos” que se implantarían en el tejido vivo. El término “biónico”, una combinación de “biología” y “electrónico”, se refiere a dispositivos que ayudan o mejoran un órgano o tejido, como corazones artificiales o implantes cocleares, que ayudan a las personas con pérdida auditiva.
El grafeno es resistente a las soluciones iónicas saladas dentro del tejido vivo, por lo que los dispositivos biónicos hechos de grafeno podrían tener una larga vida útil, tal vez durando toda la vida. Esto contrasta con las partes metálicas que pueden corroerse después de unos años, posiblemente liberando metales tóxicos en el cuerpo.
Además, debido a que el grafeno conduce señales eléctricas, puede conectarse con neuronas, que también envían señales eléctricas débiles de célula a célula. Estas señales eléctricas se crean cuando una célula nerviosa bombea iones, principalmente iones de sodio (Na +) e iones de potasio (K +), dentro o fuera de la célula, causando una diferencia en el potencial eléctrico dentro y fuera de la célula.
Por ejemplo, imagine colocar transistores hechos de grafeno a lo largo de una médula espinal dañada. Tales transistores podrían detectar impulsos nerviosos en la sección no dañada de la médula espinal y conducirlos más allá del área dañada hasta los nervios en los músculos . Esto podría permitir a las personas recuperar el uso de sus brazos o piernas después de una lesión de la médula espinal.
Este tipo de tecnología podría usarse para controlar un brazo o una pierna artificial mecánica. En las extremidades mecánicas, se utilizan motores pequeños en lugar de músculos para crear movimiento. El dispositivo biónico de grafeno podría transmitir señales eléctricas a los motores pequeños en una extremidad artificial, haciendo que se mueva.
5) Una solución de limpieza para residuos radiactivos …
Un esfuerzo colaborativo del laboratorio de Rice del químico James Tour y el laboratorio de Moscú del químico Stepan Kalmykov determinó que las escamas microscópicas de óxido de grafeno con un grosor de átomo se unen rápidamente a radionucleidos naturales y artificiales y los condensan en sólidos. Los copos son solubles en líquidos y se producen fácilmente a granel.
El óxido de grafeno se introdujo en los desechos simulados coagulados en minutos, aglutinando rápidamente las peores toxinas. El proceso funcionó en un rango de valores de pH.
Estas son solo algunas de las increíbles propiedades y aplicaciones del grafeno que podrían convertirse en realidad en el futuro. El grafeno también se puede usar como reemplazo del silicio en el hardware de la computadora y como una herramienta para lograr una energía solar más efectiva. Este es realmente el material del futuro.
[1] http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1…
[2] http://www.technologyreview.com/…
[3] http://www.earthtechling.com/201…
[4] http://portal.acs.org/portal/acs…
[5] http://news.rice.edu/2013/01/08/…
[6] http://gizmodo.com/5988977/9-inc…
