Estructura de los materiales

La ciencia de los materiales trata de, partiendo de las partículas elementales de la materia, los átomos, comprender la formación de moléculas, cristales y sistemas de diversa complejidad para elaborar leyes que nos permitan explicar los fenómenos que en la materia tienen lugar y, a partir de las mismas, comprender y predecir el comportamiento de la materia en diversas situaciones y exigencias de trabajo.

Será pues nuestro objetivo estudiar en primer lugar la estructura de la materia, sus partículas elementales, las fuerzas que actúan entre las mismas, los enlaces, las diferentes estructuras a que pueden dar lugar, para, con esta base, determinar las propiedades de un determinado material y, a partir de ahí, sus aplicaciones (salvo que seas el grafeno, claro, para el que se proponen nuevas aplicaciones a diario).
Para aprender de forma estructurada sobre la estructura interna y las propiedades de la materia, los tipos de cristales, sus redes, los estados alotrópicos, podemos usar este enlace del Catedu.

Grafeno

El grafeno es una alotropía del carbono, esto es, una nueva estructura bajo la que se presenta este elemento químico; básicamente esta estrucutura consiste en un mosaico hexagonal plano (como un panal de abeja) formado por átomos de carbono y enlaces covalentes.

Las investigaciones sobre este material bidimensional les sirvió para obtener el Premio Nobel de Física del 2010 a Andre Geim y Konstantin Novoselov aunque no se trate de un material nuevo ya que el grafeno ha sido conocido y descrito desde hace al menos medio siglo. El enlace químico y su estructura se describieron durante la década de 1930, mientras su estructura de bandas electrónica fue calculada por primera vez en 1949. La palabra grafeno fue oficialmente adoptada en 1994, después de haber sido usada de forma indistinta con monocapa de grafito, en el campo de la ciencia de superficies.

Entre las propiedades más destacadas de este material se incluyen: Alta conductividad térmica y eléctrica; alta elasticidad y dureza; resistencia (200 veces mayor que la del acero); soporta la radiación ionizante; es muy ligero, como la fibra de carbono, pero más flexible; presenta un menor efecto Joule; se calienta menos al conducir los electrones; consume menos electricidad para una misma tarea que el silicio; genera electricidad al ser alcanzado por la luz; ... en fin, todo ventajas, o casi, porque el grafeno carece de banda de resistividad, propiedad esencial para dejar de conducir la electricidad o, dicho de otra manera, el grafeno no tiene interruptor, no se puede "apagar", cosa que si permite la utilización del silicio.

El grafeno ha sido presentado en muchos articulos y revistas como la puerta para una nueva revolución en el campo de la electrónica y los circuitos integrados, una panacea tecnológica que auguraba que iba a ser el sustituto del silicio. Hoy en día parece que este optimismo desbordado está siendo reemplazado por una posición más prudente, en la que silicio y grafeno cohabitarían en paz y armonía, como un matrimonio en el que la pasión habría sido sustituida por una convivencia armoniosa.

Te dejo un vídeo en el que se manifiesta el entusiasmo generado por este material: