NUEVOS MATERIALES industria metalmecánica 28 En la interfase electrodo-iones ocurre el transporte de cargas, llamada reacción faradaica. Esta re- acción es similar a la reacción redox de la batería. La capacitancia no es electrostática, sino electroquímica redox. El incremento de la capacitancia es inmenso: hoy día un condenador de 5 faradios/pulgada cúbica (16,39 cm3) es algo normal, lo nunca visto años atrás. En los electrodos de grafeno, con un área de 2.675 m2/gr, se ha superado al carbón activado, el cual tiene solamente un área de 1.000 m2/gr. En almacenamiento de energía posee únicamente 1/3 de la contenida en una batería. En los CDC está ausente la convencional placa central dieléctrica. En su lugar vemos las dos capas del mismo electrolito, con sus propiedades eléctricas, la llamada doble capa eléctrica. De hecho es una separación física, de cargas eléc- tricas, pese a su delgadez, del orden de nanó- metros. La ausencia de la placa convencional separadora permite construir condensadores microscópicos de una capacidad de almacena- miento de cargas extraordinario. Cada capa es en sí misma muy conductora, pero la física de la interfaz logra que ambas caras, prácticamente en contacto, no permitan una corriente eléctrica a su través. Esa doble capa solamente tolera voltajes muy bajos, por tanto, para lograr mayores voltajes, hay que conectar en serie muchos condensadores. En comparación con una batería la serie de condensadores aporta la ventaja de que permite muchos miles de ciclos de carga-descarga, algo que la batería no puede aportar. La descarga del condensador es muy rápida, y puede alcanzar 6 kW/kg, con Nanofibras a base de nanotubos de carbono. un rendimiento eléctrico del 95%. Hoy por hoy, en la práctica, todavía es más eficiente una batería que un supercondensador, pero algún día se logrará. Los supercondensadores alma- cenan la energía eléctrica en vivo, en lugar de químicamente, como hacen las baterías. Fabricación En 2004 Geim y Novoselov exfoliaron el grafito para conseguir el grafeno, pero no seguiremos ese método, sino el de hacerlo crecer. El sistema epitaxial sirve: hacer crecer un cristal sobre la superficie de otro, de modo que el cristal que se ha depositado guarda una relación geométrica con respecto al cristal soporte. La capa de grafeno se adhiere al sustrato débilmente, gracias a las fuerzas Van der Waals, con lo cual se logra retener su estructura electrónica bidimensional del grafeno epitaxial aislado. En la Universidad de Manchester han usado una cinta adhesiva (scotch tape) para arrancar átomos de carbono. El carburo de Silicio (SiC) calentado a más de 1.100 °C también da grafeno epitaxial sobre oblea de SiC. Otro método es CVD, la deposición química de vapor: un proceso químico para depositar del- gadas capas. El sustrato es expuesto a uno o más precursores volátiles, que reaccionan o se descomponen en la superficie del sustrato, para producir el depósito deseado, el grafeno. No es un invento de hoy. El láser quema al óxido de grafito, lo reduce y nos da grafeno: En marzo 2012 R.Kaner, de la Universidad de Los Angeles, logró grafeno lan- zando el láser sobre un disco DVD, recubierto de una capa de grafito. Un método rápido y económico. El grafeno obtenido tiene una con- ductividad de 1.738 Siemens/metro y una su- perficie de 1.520 m2/gramo. Aplicaciones en electrónica En circuitos integrados el grafeno tiene propiedades ideales para ser utilizado como componente. Tiene una alta movilidad de portadores, así como su bajo nivel de ruido, lo que permite que sea utilizado como canal en transistores de efecto de campo. La dificultad de utilizar grafeno estriba en la dificultad de producirlo en el sustrato ade- cuado. Para ello hay que usar el crecimiento epi- taxial, o la grafitización térmica de la superficie del carburo de silicio. IBM en 2008 logró un tran- sistor de 26 GHz, y en 2010 IBM llegó a fabricar otro con una velocidad que alcanzaba los 100 GHz. Luego consiguió el transistor de 300 GHz. Continúa la idea de que el grafeno substituya al silicio, pero parece que eso no va a ocurrir. El físico holandés Walt de Heer nos recuerda que el grafeno hará algunas cosas que el Silicio no puede hacer, y ocurre como los barcos y los aviones. Los aviones nunca reemplazarán a los barcos. Entre nosotros ocurre algo parecido: El AVE en España está quitando clientes a los aviones de Iberia. En la industria del grafeno estamos en los comienzos, es difícil profetizar. I Referencias • Bullis, G. Graphene transistors. MIT Technology Review Nanotech 29119 – 2008. • Fujika,M.Electronicandmagneticpropertiesofnanographiteribbons.Phys.Rev.B598271–1999. • Levente,D. 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