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Alargar la vida de las pilas

sábado, 2 de mayo de 2015 · 0 comentarios

El grafeno, la gran esperanza para alargar la vida de las pilas


Investigadores y fabricantes intentan corregir el punto débil de los móviles

Mientras que los teléfonos inteligentes y los dispositivos vestibles crecen en funciones cada vez más avanzadas, el poderío de sus baterías aún está lejos de la durabilidad esperada. No se ha avanzado prácticamente nada en la última década, aunque los expertos creen que nos encontramos al borde de una revolución que vendrá de la mano de la energía y la experimentación en nuevos materiales.
Las nuevas baterías serán de grafeno o silicio
Lejos quedan ya aquellos teléfonos móviles que ahora parecen primitivos pero que gozaban de baterías capaces de soportar una semana de ajetreo. También es cierto que las prestaciones de entonces no son las mismas que las de los aparatos actuales. Pero, de momento, ningún fabricante ha conseguido alargar la autonomía de los nuevos dispositivos, muchos de ellos productos que rozan el mercado del lujo.
Las pantallas táctiles eran un sueño ahora extendido a todas las máquinas. Los teléfonos móviles son ahora inteligentes y se manejan con los dedos, pero ello ha provocado que se consuman muchos recursos. De hecho, esos paneles de resoluciones comparables con los televisores se llevan el 25% del consumo total de las baterías.
Litio-aire o magnesio
La solución adoptada por los principales fabricantes ha sido incorporar mayor número de miliamperios, pero, por ahora, a un smartphone de alta gama le cuesta trabajo llegar a una jornada y media sin la obligación de tener a mano su cargador y una red eléctrica.
Los constantes avances técnicos no han ido de la mano del rendimiento de las baterías, pero esto puede cambiar en el futuro gracias a la investigación de determinados fabricantes y centros universitarios que lideran el camino de la innovación. A la espera de que triunfen y tengan cabida en el mercado las pilas de nueva generación, los terminales siguen utilizando versiones renovadas de las baterías de iones de litio tradicionales. Existen proyectos novedosos, experimentos ambiciosos e iniciativas a tener en cuenta para pensar que el reto de la duración de las baterías está más cerca de solucionarse.
Empero, el camino más corto viene de la optimización de baterías de litio. Pero hay más, y más esperanzador, a largo plazo. Se ha probado a utilizar otros elementos como el grafeno –un supercondensador– o el silicio, pero están aún en fases demasiado incipientes como para considerarlos la solución definitiva. Los investigadores creen que el gran salto podría venir por el uso del estos materiales en baterías de litio-aire (IBM cuenta con una patente para esta tecnología) o Mg-ion (magnesio), que prometen capacidades diez veces superiores a las actuales.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Cambridge y el Instituto de Tecnología de Pekín diseñaron el pasado año la que consideran la batería recargable «del futuro». Está basada en azufre y recubierta de grafeno y, según los expertos, estos materiales tienen gran interés comercial, ya que cuentan con densidades de energía específicas, considerablemente mayores que las de su «primas», las bien establecidas baterías de iones de litio.
Un prototipo interesante de la Universidad de Stanford se apoya en baterías de aluminio-grafito, basado en iones (ánodos y cátodos) de estos materiales y que promete una carga más elevada que la tecnología actual. En este caso, el problema es que ofrecen la mitad de la potencia de una batería de litio actual. Se habla también de utilizar kevlar que permite almacenar más energía en menos espacio.
Mientras se persigue el futuro, surgen cargadores que prometen rellenar una batería en menos de un minuto y el mercado comienza a recibir soluciones por inducción muy cómodos. También se ha pensado en adaptar a los dispositivos móviles una tecnología más tradicional como es la carga por movimiento (Nokia, por ejemplo, ha pensado en ello en un proyecto de investigación) o incluso apostar por energías renovables como la solar.

Grafeno más barato

lunes, 1 de diciembre de 2014 · 0 comentarios

Diseñan un método para fabricar dispositivos de grafeno más barato y sencillo. El método propone obtener grafeno sobre una aleación de níquel y aluminio. El sistema impide que se creen defectos e impurezas. Un equipo internacional con participación del CSIC ha hecho la propuesta

RTVE.es, 01.12.2014 - 14:08h
Un equipo internacional de científicos ha ideado un nuevo método creado para fabricar dispositivos basados en grafeno de forma directa que evita manipular este material. Así se evita el peligro de introducir defectos e impurezas que acaban mermando la calidad del dispositivo.

Los resultados del estudio de este método, en el que han participado científicos del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), se publican en la revista Nature Communications.

El grafeno, a caballo entre un metal y un semiconductor, se caracteriza por tener una sola capa de átomos de carbono colocados en una red hexagonal, según ha informado el CSIC.

Fabricación con dificultades
La fabricación de dispositivos basados en grafeno presenta algunos problemas. Se lleva a cabo mediante la síntesis de una monocapa de grafeno sobre la superficie de un catalizador por descomposición química de un gas de etileno. Después se manipula la lámina resultante para separarla del catalizador y depositarla sobre el óxido deseado.

“Esta manipulación, debido a las dimensiones del grafeno, es costosa y complicada. Además, resulta en su contaminación con defectos e impurezas, las cuales, a su vez, ocasionan un deterioro de las propiedades que hacen a este material tan interesante”, explica el investigador del CSIC Eduardo R. Hernández, del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid.

Nuevo método propuesto
El método que proponen los investigadores consiste en obtener una capa de grafeno por descomposición de etileno sobre una aleación de níquel y aluminio.

Una vez obtenida la monocapa, el sistema resultante es expuesto a oxígeno, lo que provoca la oxidación selectiva de la aleación metálica, o más concretamente, del aluminio.

El resultado es la formación de una capa de óxido de aluminio entre el metal y la lámina de grafeno, que aísla a esta del primero.

El equipo investigador, liderado por la Universidad de Trieste (Italia) y que cuenta con la participación de científicos italianos, daneses y británicos, ha demostrado la viabilidad del procedimiento y la calidad de los dispositivos que se obtienen caracterizando sus propiedades mediante técnicas experimentales y teóricas.

“Cabe esperar, pues, que nuestro trabajo tenga una gran repercusión entre los muchos grupos de investigación que actualmente buscan sacar partido a las múltiples posibilidades tecnológicas que ofrece este material”, recalca el investigador del CSIC.

Grafeno de alta calidad

viernes, 21 de noviembre de 2014 · 0 comentarios

Exfoliar grafito para obtener grafeno de alta calidad. Es una nueva técnica de bajo coste desarrollada por el CSIC. Permite obtener grafeno para almacenar electricidad y transportar fármacos
El método evita tratamientos químicos y genera menos residuos
Grafeno obtenido con el nuevo método desarrollado por el CSIC.Gatan/CSIC

RTVE.es, 20.11.2014
Un nuevo método permite fabricar grafeno de alta calidad y nanomateriales combinados con grafeno (resinas compuestas) que podría aplicarse al transporte de fármacos, a almacenar electricidad, materiales estructurales, sensores y desarrollos en electrónica molecular.

El método, que ha sido desarrollado por un equipo de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), permite obtener placas de grafeno de escala nanométrica y micrométrica. Asimismo cuenta con una patente licenciada por el CSIC y será comercializado por la nueva empresa Gnanomat.

“Esta tecnología se basa en el desarrollo de un nuevo método para exfoliar grafito, que permite obtener grafeno y derivados”, explica el científico del CSIC Bernardo Herradón, del Instituto de Química Orgánica General y miembro del equipo que ha logrado la nueva técnica, según explica el CSIC.

“El método, basado en disolventes, es adecuado desde el punto de vista medioambiental y rápido”, añade.

Método exfoliante de bajo coste
Otras ventajas de esta técnica de elaboración son, según Herradón, que ahorra energía, evita tratamientos químicos que causan deterioro en el material, utiliza disolventes baratos y reciclables, minimiza la generación de residuos, disminuye etapas en el proceso de fabricación y no es tóxico.

Todas estas ventajas, según el investigador, hacen que el proceso de exfoliación de grafito sea económicamente rentable.

Además del grafeno de alta calidad, la nueva técnica permite elaborar nanomateriales combinados con grafeno. “Hemos combinado grafeno con sustancias químicas muy diversas: con metales como el oro y la plata; óxidos metálicos, como el de titanio y la magnetita, y polímeros de alto valor tecnológico, como la celulosa y la polianilina”, explica Herradón.

“Aparte de demostrar que el método es aplicable a la obtención de una inmensa variedad de materiales nanoparticulados, también hay que destacar que la combinación de grafeno con especies químicas nanoestructuradas puede dar lugar a materiales con un inmenso potencial tecnológico: materiales estructurales, materiales para electrónica, almacenamiento de energía, etcétera”, detalla el investigador.

Grafeno en la vida diaria

martes, 24 de junio de 2014 · 0 comentarios

Seis organizaciones españolas se suman al proyecto del grafeno europeo. Es una nueva convocatoria del proyecto del grafeno europeo. La Comisión Europea ha destinado para esta fase 9 millones de euros. Buscan que el grafeno, un "material prodigioso", se incorpore en la vida diaria
Un científico mostrando una pieza de grafeno. BONNINSTUDIO/Getty Images
 RTVE.es, 23.06.2014
Un total de siete centros de investigación y empresas españolas se han sumado al proyecto europeo del grafeno. Ha sido gracias a una convocatoria competitiva de la Comisión Europea, dotada con nueve millones de euros, por la que han invitado a unirse al consorcio a 66 socios de la UE. El proyecto del grafeno representa una inversión europea de mil millones de euros a lo largo de los próximos diez años. Por el momento hay un mayor número de universidades y centros de investigación participantes, aunque, según informa la Comisión en un comunicado, se están sumando más pequeñas y medianas empresas. El consorcio reúne actualmente a más de 140 organizaciones de 23 países, cuyo objetivo es conseguir que el grafeno, un material considerado "prodigioso", así como los materiales estratificados afines, pasen de los laboratorios académicos al uso cotidiano.  A juicio de la vicepresidenta de la Comisión Europea y responsable de la Agenda Digital, Neelie Kroes, el grafeno "podría mejorar radicalmente nuestras vidas: impulsa tanto nuevas tecnologías médicas, como las retinas artificiales, como un transporte más sostenible, con baterías ligeras y ultraeficientes". "Cuanto más consigamos aprovechar las posibilidades del grafeno, mejor", ha sentenciado.
Los 66 nuevos socios proceden de 19 países, seis de los cuales son nuevos para el consorcio: Bielorrusia, Bulgaria, República Checa, Estonia, Hungría e Israel. Los 66 recién llegados añadirán nuevas capacidades al ámbito científico y tecnológico de la iniciativa emblemática. Con sus 16 incorporaciones, Italia es ahora el país con mayor número de socios en el proyecto emblemático del grafeno, junto con Alemania (23 cada uno), seguidas por España (18), Reino Unido (17) y Francia (13). En esta nueva incorporación, por la parte española se han sumado: Universidad de Zaragoza; Biomedical Research Networking Center in Bioengineering, Biomaterials and Nanomedicine; Consorci Institut d'Investigacions Biomèdiques August Pi i Sunyer; Tecnalia Research and Innovation; nVision Systems & Technologies S.L. y el Instituto de Tecnologías Químicas Emergentes de la Rioja. Más de un tercio de los nuevos socios son empresas, principalmente pyme, lo que demuestra, a juicio de la Comisión Europea, "el creciente interés de los agentes económicos por el grafeno". En el consorcio inicial la proporción era del 20 %.

Alta competitividad: La convocatoria competitiva por un importe de 9 de los 54 millones de euros de la fase inicial (2014-2015) ha atraído un total de 218 propuestas, que representaban a 738 organizaciones de 37 países. Las propuestas recibidas fueron evaluadas sobre la base de su solidez científica y tecnológica, ejecución e impacto y clasificadas por un panel internacional de destacados expertos, en su mayoría eminentes profesores de todo el mundo. Se seleccionaron 21 propuestas para su financiación. El profesor Jari Kinaret, catedrático de Física de la Chalmers University of Technology (Suecia) y director del proyecto emblemático del grafeno ha destacado: "La competencia ha sido muy dura. (...) Estoy impresionado por la gran calidad de las propuestas recibidas e impaciente por trabajar con todos los socios nuevos para alcanzar las metas del proyecto emblemático del grafeno".

Grafeno tricapa

martes, 6 de mayo de 2014 · 0 comentarios

El grafeno tricapa, un cristal que se puede reconfigurar con un campo eléctrico. La estructura de este metal se puede controlar con campos eléctricos. Su estado cambia de forma reversible y controlada. El estudio puede llevar a una nueva clase de dispositivos electrónicos.

Nanoestructura de grafeno a escala atómica en un laboratorio.Getty Images/iStockphoto
RTVE.es, 06.05.2014
El grafeno tricapa, una estructura cristalina de un cristal bidimensional, es posible de controlar mediante un campo eléctrico creado por una punta nanométrica, según una investigación internacional que se ha publicado en la revista Nature Materials.  A juicio de los científicos, entre los que ha partipado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), el estudio abre la puerta a multitud de aplicaciones tecnológicas que exploten el cambio reversible de estado por medios eléctricos de estos cristales. En concreto, pueden facilitar diseños novedosos de transistores de grafeno con muy baja disipación de energía, según ha comunicado el CSIC.

Estructura cristalina de los materiales: La estructura cristalina del material juega un papel importante en la determinación de sus propiedades electrónicas. El del grafeno tricapa es un ejemplo único de un material cuya estructura cristalina puede controlarse mediante campos eléctricos, al contrario de lo que ocurre con los cristales convencionales, que normalmente solo recristalizan bajo cambios de presión o temperatura. En el caso de este cristal bidimensional, su estado cambia de forma reversible y controlada mediante cambios en su estructura cristalina. El campo eléctrico creado por una punta metálica cargada es suficiente para reconfigurar el cristal según se desplaza sobre él. “Este avance puede dar lugar a una nueva clase de dispositivos electrónicos, ya que el cambio estructural de este material bajo un campo eléctrico lleva asociado un cambio de metal a aislante”, explica Pablo San José, investigador del Instituto de Ciencia de Materiales del CSIC, en Madrid.  

Grafeno para capturar CO2

viernes, 4 de octubre de 2013 · 0 comentarios


Un equipo de científicos surcoreanos ha logrado optimizar la hasta ahora muy limitada eficiencia a la hora de separar el dióxido de carbono de otros elementos

Ciencia | 04/10/2013 - 07:06h
Grafeno para capturar CO2
La estructura del grafeno proyectada en una lámina para dar una idea de la delgadez y flexibilidad de este material, del que se dice que sólo tiene dos dimensiones: largo y ancho. Getty
Seúl. (EFE).- Un grupo de científicos surcoreanos ha desarrollado un nuevo material que permite capturar de manera selectiva dióxido de carbono (CO2) y otros gases de manera más eficiente, informó hoy el Ministerio de Ciencia del país asiático.
Mediante grafeno, material de carbono que es probablemente la sustancia más fina que existe, el equipo de la Universidad Hanyang de Seúl ha desarrollado una nueva membrana que puede capturar de manera específica distintos gases, entre los cuales se cuenta el CO2.
En vez de nanopartículas, actualmente se emplean grandes moléculas (polímeros) para producir las membranas que se utilizan para la llamada captura o secuestro del CO2, lo que evita que sea emitido a la atmósfera y puede contribuir a controlar su creciente concentración en la misma.
Sin embargo, los polímeros tienen una eficiencia muy limitada a la hora de separar el dióxido de carbono de otros elementos, entre los que se incluyen gases que tienen usos prácticos y que son costosos de sintetizar, como el hidrógeno.
En un artículo publicado en la revista Science, el equipo asegura que se puede lograr una "difusión selectiva" de los gases, en función del tamaño de sus moléculas, para así capturar aquellos que interesen.
En este sentido, el grupo dice que se pueden controlar los respectivos flujos de los gases a través "canales y poros" de distintos tamaños que se pueden crear apilando de diferentes formas las capas de grafeno.
El ministerio de Ciencia surcoreano considera en principio que el coste de esta nueva membrana es inferior al de los materiales que se emplean actualmente para capturar gases.
"Vamos a realizar estudios y pruebas de eficiencia adicionales para poder comercializar pronto esta tecnología", dijo durante la presentación hoy el responsable del centro surcoreano de I+D para la captura de carbono, Park Sang-do, en declaraciones recogidas por la agencia Yonhap.
Park agregó que este nueva membrana podría ser comercializado en menos de tres años.


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Grafeno y Cerebro Humano

martes, 27 de agosto de 2013 · 0 comentarios


Los proyectos Grafeno y Cerebro Humano recibirán 1.000 

millones de euros en la próxima décadaLos proyectos Cerebro Humano y Grafeno recibirán mil millones de euros en los próximos 10 años de la Comisión Europea para realizar investigaciones de primer rango mundial.

Nanoestructuras de plata

viernes, 23 de agosto de 2013 · 0 comentarios

Desarrollan en Asturias nanoestructuras con las que se podrían crear dispositivos flexibles


  • Son nanoestructuras de plata que conducen electricidad
  • Pueden hacer más eficiente el funcionamiento de los móviles, entre otros
  • La plata es un material más abundante y se puede usar para hacer dispositivos flexibles
Ampliar fotoNanoanillo de plata visto en el microscopio electrónico.
Nanoanillo de plata visto en el microscopio electrónico.ITMA
RTVE.es 23.08.2013 - 18:12h
Las pantallas de los dispositivos móviles, táctiles y transparentes, están formadas por millones de nanohilos. Es decir, filamentos que no se pueden percibir a simple vista y que se fabrican con metales -como por ejemplo óxido de estaño e indio u óxido de zinc-. 

La fundación de Avilés ITMA Materials Technology ha conseguido crear nanoestructuras de plata que podrían ayudar a que las pantallas de los móviles sean más transparentes, consuman menos batería y que también servirían para crear dispositivos flexibles, entre otros usos. 

Estos filamentos se usan para dar a los materiales la capacidad de ser conductores, ya que las pantallas, aparte de ser transparentes para permitir ver la información, deben ser eléctricamente conductoras para que se puedan transmitir los gestos con los dedos.

Hallazgo de nanoanillos de plata

El hallazgo más novedoso ha sido el de nanoanillos de plata. Como ha explicado a RTVE.es el investigador de ITMA, Luis José Andrés, estos filamentos tienen la longitud del diámetro de un cabello y un grueso de 100 nanómetros -es decir, 1.000 veces más pequeño que el tamaño de un cabello- y surgieron "de casualidad" cuando trabajaban en crear nanohilos más largos y finos.
Es la primera vez que unos investigadores españoles consiguen que estos diminutos hilos se cierren sobre sí mismos formando estructuras cerradas. "Estaba observando en el microscopio electrónico una muestra de los últimos nanohilos que habíamos fabricado cuando vi allí en medio un anillo", ha contado Andrés según recoge UCC+i Ficyt en un comunicado.
Tras buscar en toda la muestra descubrieron más nanoanillos, lo que les llevó a concluir que, bajo determinadas condiciones, los hilos suficientemente largos y finos pueden doblarse hasta que sus dos extremos se encuentren y se cierre el círculo. 

"Al tener esta estructura cerrada, se asegura la conductividad eléctrica sin necesidad de que haya ningún otro hilo, porque el perímetro ya es conductor eléctrico y además la transparencia está asegurada", ha explicado el investigador, quien ha indicado que han registrado la patente, tanto de la nueva estructura nanométrica como del método para obtenerla.

Ventajas de las nanoestructuras de plata

Asimismo, el equipo se encarga de adaptar estos hallazgos a una producción industrial para que se pueda producir de forma estable y en cantidades adecuadas. Por el momento, dos empresas se han interesado por las nuevas nanoestructuras y han creado un prototipo de dispositivo flexible.

En este sentido, han escalado la producción de forma sistemática hasta conseguir volúmenes de reacción en torno al medio litro, que son billones de billones de nanohilos, mientras que en los procesos de fabricación habituales de las nanoestructuras metálicas los volúmenes de reacción son de 50 ml, ha revelado el investigador.
Actualmente, el material más utilizado para fabricar materiales conductores y transparentes es el óxido de estaño e indio, conocido como ITO por sus siglas en inglés. Pero, según el investigador del equipo de ITMA, David Gómez: “No solo es un inconveniente el hecho de que el indio sea escaso, sino que además, el proceso de fabricación del ITO es costoso y no se puede utilizar para dispositivos que sean flexibles”.

Para describir los nanohilos de plata, Luis José Andrés recurre a la imagen del mikado, el juego que comienza dejando caer numerosos palitos. Si fueran nanohilos, cada uno de los puntos en que cada palito toca a otro sería un contacto eléctrico. Cuanto más largos son los filamentos, más posibilidades hay de que utilizando una cantidad menor de hilos se toquen y creen una red entre ellos que conduzca la corriente eléctrica, consiguiendo una mayor transparencia.
Los nanohilos fabricados en el ITMA tienen hasta 150 micras de largo, si bien la longitud media se sitúa en torno a las 100 micras, y el grosor es de entre 40 y 250 nanómetros. Han conseguido una relación entre longitud y grosor de uno a 1.000, el mismo aspecto que tendría una varilla de 1 milímetro de diámetro y 1 metro de longitud, mientras que las relaciones habituales en el mercado son de uno a 500.

Más aplicaciones de las nanoestructuras

Las nanoestructuras también permitirían mejorar el rendimiento de las actuales células fotovoltaicas: “Aplicamos los nanohilos en una suspensión, igual que si fuera una pintura, por lo que no sería necesario alterar las células solares”, afirma Luis José Andrés.
Otra posible aplicación de los nanohilos de plata son los espejos de alta reflectividadutilizados en satélites y generación de energía termosolar: “Nuestros últimos ensayos nos están dando resultados del 96,5% de reflectividad, frente a recubrimientos basados en nanopartículas de plata, desarrollados por el ITMA en los últimos años, donde sólo se alcanzan valores del 95%".
Mientras continúan escalando el proceso de fabricación, los investigadores del ITMA explican que están estudiando posibles técnicas para mejorar la conductividad obtenida, que se encuentra dentro de los valores que alcanza el ITO. Según afirma Andrés: “Al soldar los anillos entre sí conseguimos reducir la resistencia y aumentar la conductividad entre un 30% y un 45%. Otra línea de investigación que ya tenemos en marcha es utilizar la sinergia comprobada entre los nanohilos de plata y el grafeno”.

Tecnología para obtener grafeno

jueves, 18 de julio de 2013 · 0 comentarios

Patentan una tecnología española para obtener grafeno a bajo coste


  • Se usa el coque, que sustituye al grafito como material de origen del grafeno
  • El grafeno es un material estratégico en la producción de pantallas
  • El descubrimiento abarata la producción al reducir el consumo de energía
  • La patente se ha registrado en España y se hará extensible a toda Europa
Ampliar fotoSustituyen el grafito por coque como material precursor para obtener grafeno
Sustituyen el grafito por coque como material precursor para obtener grafenoUCC+i FICYT
RTVE.es 17.07.2013
Investigadores españoles dependientes del Grupo de Materiales Compuestos del Instituto Nacional del Carbón (INCAR-CSIC) han patentado una tecnología desarrollada en Asturias que permite obtener grafeno a partir de coque, un producto derivado del carbón y el petróleo, a un coste mucho menor que el proceso actual con grafito.
El procedimiento evita el paso de grafitización, lo que permitiría reducir los costes de fabricación de un material que está revolucionando la tecnología actual.
Formado por carbón puro con átomos dispuestos en un patrón regular hexagonal similar al grafito pero de un átomo de espesor, el grafeno es el material del futuro. Ligero y flexible, está llamado a sustituir a las tecnologías actuales en la fabricación de pantallas para dispositivos móviles pero, hasta ahora, su elevado coste de producción era una barrera de entrada al mercado.

La barrera del precio

“El método químico de producción de grafeno, a día de hoy, es el más adaptable a su explotación industrial, porque permite sintetizarlo con más facilidad y en mayores cantidades. Pero, para producirlo de esta forma, hasta ahora era necesario partir de grafito”, explica a RTVE.es Rosa Menéndez, responsable del grupo de Materiales Compuestos del INCAR-CSIC y coordinadora del CSIC en Asturias.
Por ello, el abaratamiento de los costes que implica esta tecnología, recién inscrita en el registro español de patentes y pendiente de extenderse a nivel europeo, se debe a la eliminación de los costes asociados a adquirir o producir grafito, un proceso que conlleva un considerable gasto energético al requerir altas temperaturas.
El coque es un derivado del carbón y el petroleo más barato que el grafito
En su lugar, los investigadores obtienen óxidos de grafeno y grafeno directamente a partir del coque, un derivado del carbón o el petróleo cuya síntesis requiere menos temperatura y está disponible a menores precios que el grafito.
“Más allá de las cifras, mientras que para obtener grafito es necesario alcanzar temperaturas de 2500 a 2800 ºC, el coque que utilizamos sólo requiere temperaturas en torno a 1000 ºC, con la consiguiente reducción de consumo energético”, señala Menéndez.
Ahora bien, el abaratamiento de la producción del grafeno no afecta a la calidad del producto final. “De momento, los productos que estamos obteniendo son equiparables, comparables”, explica la científica.
Sin duda, la reducción del coste de este material mediante una patente española situará muy positivamente al país de cara a la producción. “Es un proceso totalmente nuevo. Lo de los mercados depende un poco del usuario, ahora hablar de mercados en el grafeno es algo incipiente ya que es un producto que se está desarrollando, pero se puede pensar que sí será positivo. Estamos hablando de un producto que está todo el mundo luchando por producir y mejorar”.

Tres pasos, múltiples aplicaciones

El primer paso del método desarrollado por los investigadores del INCAR-CSIC consiste en someter el coque a un tratamiento oxidativo que permite obtener óxido de grafito. Una vez hecho esto, “sometemos el óxido de grafito a un procedimiento de exfoliación con el que conseguimos láminas aisladas de óxido de grafeno”. Y por último,  concluye la investigadora, “sometemos el óxido a un proceso de reducción térmica para eliminar los átomos de oxígeno que colgaban de la estructura y obtener así grafeno”. 
Esta patente es uno de los resultados obtenidos por el INCAR-CSIC en el marco de Multicat, un proyecto que forma parte del Programa de Investigación Fundamental Consolider-Ingenio 2010 financiado por el Ministerio de Economía y Competitividad. En él participan el Instituto Nacional del Carbón (INCAR-CSIC), la Universidad de Zaragoza, la Universidad de Castilla-La Mancha y el Instituto de Química Orgánica General del CSIC (IQOG-CSIC) bajo la coordinación del Instituto de Tecnología Química de Valencia.
Por el momento, la iniciativa ha permitido a los investigadores del INCAR sintetizar una gran variedad de carbones activados, grafenos con distintas estructuras y tamaños de lámina y nanotubos de carbono, que han mostrado utilidad como coadyuvantes en diversas reacciones químicas.
Asimismo, el grupo de investigación que dirige Rosa Menéndez participará en el proyecto europeo Coalphenes, coordinado por Marcos Granda, que se iniciará el próximo mes de septiembre en Oviedo con el objetivo de obtener materiales compuestos de grafeno a partir de derivados del carbón para aplicaciones que requieran materiales con una alta capacidad de disipación de calor. 
El proyecto Coalphenes tendrá una duración de tres años y está financiado por la Comisión Europea. Además del INCAR-CSIC, en él participan la empresa Industrial Química del Nalón, la Universidad tecnológica de Wroclaw (Polonia) y la Universidad de Leeds (Reino Unido).
La reunión de arranque del proyecto y presentación a los medios de comunicación será el próximo septiembre en Oviedo.

Un nuevo grafeno

jueves, 9 de mayo de 2013 · 0 comentarios


Un nuevo grafeno con propiedades magnéticas puede transformar la electrónica

  • Un experimento dota al grafeno de propiedades magnéticas
  • El avance se puede aplicar a campos como la energía o la biomedicina
  • Los dispositivos del futuro podrán tener propiedades magnéticas
Ampliar fotoSimulación computerizada de moléculas de TCNQ sobre la capa de grafeno
Simulación computerizada de moléculas de TCNQ sobre la capa de grafeno, donde adquieren un orden magnético.Imdea-Nanociencia
RTVE.es 09.05.2013 - 15:13h
El grafeno, un material formado por una malla de hexágonos de carbono, tiene unas propiedades conductoras, mecánicas y ópticas extraordinarias. Ahora, investigadores del instituto Imdea-Nanociencia y las universidades Autónoma y Complutense de Madrid han logrado dotar al grafeno de propiedades magnéticas

Los investigadores han conseguido crear con este material una superficie híbrida que se comporta como un imán.El avance, que publica la revista Nature Physics, abre la puerta al desarrollo de dispositivos de grafeno espintrónicos, es decir, basados en el espín o giro del electrón, lo que puede transformar la industria electrónica, según recoge SINC.
“A pesar del gran esfuerzo llevado a cabo hasta ahora por científicos de todo el mundo, no se encontraba la forma de añadir las funcionalidades magnéticas necesarias para el desarrollo de una espintrónica basada en grafeno, pero estos resultados abren la puerta a esa posibilidad”, ha destacado el director de Imdea-Nanociencia y responsable de la investigación, Rodolfo Miranda.

El reto de hacer magnético el grafeno

La espintrónica se basa en la carga del electrón, como la electrónica tradicional, pero también en su espín. Este se puede imaginar como el sentido de giro de un electrón, lo que determina su momento magnético. Un material es magnético cuando la mayoría de sus electrones tienen el mismo espín.
Como el espín puede tomar dos valores, su uso añade dos estados más a la electrónica tradicional. De esta forma se multiplica tanto la velocidad de procesamiento de la información como la cantidad de datos que se pueden almacenar en los dispositivos electrónicos, con aplicaciones en campos como las telecomunicaciones, la informática, la energía y la biomedicina.
Para poder desarrollar una espintrónica basada en grafeno, el reto era ‘hacer magnético’ a este material, y los investigadores madrileños han encontrado el camino al descender al mundo nanométrico y cuántico.
La técnica consiste en hacer crecer una capa de grafeno sobre un cristal metálico de rutenio dentro de una cámara de ultra alto vacío. Después, se evaporan encima moléculas orgánicas de tetraciano-p-quinodimetano (TCNQ)
, una sustancia gaseosaque actúa como un semiconductor a bajas temperaturas.

Al observar los resultados con un potente microscopio de efecto túnel los científicos quedaron sorprendidos: las moléculas orgánicas se organizaban solas y se distribuían de forma periódica interactuando electrónicamente con el sustrato de grafeno-rutenio.
“Hemos comprobado experimentalmente que la estructura de moléculas de TCNQ (Tetraciano-p-quinodimetano) adquiere sobre el grafeno un orden magnético de largo alcance -en toda la superficie- con electrones situados en diferentes bandas según su espín”, ha aclarado otro de los autores, Amadeo L. Vázquez de Parga.
Gracias a estudios de modelización se ha comprobado que el grafeno favorece esa periodicidad magnética de las moléculas de TCNQ. Aunque no interactúa directamente con ellas, sí permite una transferencia de carga muy eficiente entre estas y el sustrato metálico.
El resultado es una nueva capa imantada basada en grafeno, lo que abre la posibilidad de crear dispositivos basados en el que ya se consideraba el material del futuro, pero que ahora, además, puede tener funcionalidades magnéticas.

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