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Historia del grafeno

Descubrimiento del grafeno

El grafeno es uno de los materiales más innovadores de nuestros días. Sin embargo, al contrario de lo que mucha gente puede pensar, se habla de él desde hace muchos años.

En esta publicación haremos un repaso de los hechos más importantes que han permitido el descubrimiento de este sorprendente material.

Descubrimiento del grafito

En el siglo XVI se descubrió un gran yacimiento de grafito en Inglaterra pero, hasta mediados del siglo XVII no comenzaron a hacerse experimentos con él. En 1856, Benjamín Brodie, publicó sus investigaciones acerca del peso atómico del grafito (33g/mol).

En su experimento, utilizando fuertes ácidos, Brodie descubrió lo que denominó “graphon”, una nueva forma de carbono. Hoy en día se sabe que el resultado de su investigación fue la obtención de cristales de óxido de grafeno.

Años más tarde, Edward Goodrich Acheson, ideó un nuevo método para la obtención de grafito a un precio asequible. Según sus palabras, a partir de cualquier material carbonoso barato, era capaz de generar grafito puro.

Una década más tarde, Acheson presentaba un derivado del grafito y su método para obtenerlo. El “grafito defloculado”. Cuando mezcló este nuevo grafito (en bajas concentraciones) con aceite, observó que adquiría unas propiedades diferentes. Se cree que se trataba de un material que contenía copos de grafeno.

Gracias al descubrimiento de los rayos X por Röntgen en 1895 se pudo avanzar en las investigaciones del grafito.

Finalmente, J.D. Bernal, en 1924 determinó la forma del grafito tal y como la conocemos hoy en día.

Estructura del grafito

Descubrimiento del grafeno

En la década de 1930, los científicos Lev Landáu y Rudolf Peierls descartaron la posibilidad de la existencia del material que hoy en día llamamos grafeno.

¿Por qué se creía que el grafeno no podía existir?

Estos científicos señalaban que las fluctuaciones térmicas en las redes bidimensionales del grafeno lo harían inestable.

Posteriormente su idea ganó más fuerza, pues Mermín y Wagner establecieron que el punto de fusión de un material decrece cuando su espesor disminuye.

En el caso del grafeno esto es extremo. Estamos hablando de un material de un átomo de grosor. Por ello se creía que era termodinámicamente inestable.

¿Por qué el grafeno es termodinámicamente estable?

Lo que permite la existencia del grafeno es su estructura. Este no es una lámina plana, sino que presenta ondulaciones. Esto, hace que sea estable termodinámicamente.

Estructura del grafeno
Ondulaciones del grafeno

Años 2004: Se aísla el grafeno

En la Universidad de Manchester, Andre Geim y Konstantin Novoselov, en 2004, consiguieron obtener una única capa de grafito y experimentar con ella. Esto les hizo ganar el premio Nobel en 2010.

En esos momentos, uno de sus alumnos se encargaba de conseguir capas de grafito lo más delgadas posible. Un amigo de Geim, experto en microscopios de túnel (STM) intervino, de modo que observaron unas láminas de grafito de unos 20nm.

La investigación prosiguió y pronto, Geim y Novoselov, junto con su equipo de investigación, comenzaron a trabajar con monocapas de carbono de 3nm de grosor.

Gracias a su descubrimiento hoy conocemos algunas de las increíbles propiedades de este material que parece que estará en la vida de todos en un futuro.

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