Tres investigadores de la Universidad de Cantabria (UC), Ignacio Hernández, Jesús González y Fernando Rodríguez, han participado en la elaboración de un estudio que prueba la naturaleza mecánica tridimensional del grafeno. Del mismo modo, se demuestra que ofrece una resistencia comparable a la del grafito.
En concreto se ha probado que el grafeno se deforma fuera de plano debido a la naturaleza tridimensional de los átomos. Este descubrimiento del equipo liderado por Yiwei Sun, de Queen Mary University de Londres, permite comprender sus propiedades mecánicas y, por lo tanto, desarrollar nuevos dispositivos basados en este material.
En los experimentos realizados en los laboratorios del Grupo de Altas Presiones y Espectroscopía de la UC se han estudiado muestras de grafeno en el rango de 0 a 12 GPa (presión comparable con la de las capas superiores del manto terrestre de la Tierra a una profundidad de 300 kilómetros). La medida de las vibraciones de los átomos mediante técnicas de espectroscopía Raman ha permitido caracterizar el comportamiento elástico de una única capa de grafeno en suspensión.
Hasta ahora, bidimensional
Esto ha supuesto un reto experimental, pues hasta ahora sólo se había podido estudiar el grafeno adherido en un sustrato y, por tanto, sus propiedades mecánicas estaban fuertemente influenciadas por este.
Con las técnicas de síntesis y transferencia del equipo colaborador de la Universidad de Zhejiang (China) se han producido dos suspensiones de grafeno no adherido. El análisis de los datos ha permitido deducir que, a pesar de su extraordinaria dureza en el plano, no es posible despreciar la deformación tridimensional del grafeno, tal y como se ha señalado en el artículo publicado recientemente en la revista Physical Review Letters.
Si bien vivimos en un mundo tridimensional, el grafeno es un material que se puede considerar bidimensional (2D) en muchos aspectos. Se obtiene, por ejemplo, pelando el grafito en capas únicas de un átomo de grosor o mediante la evaporación controlada de átomos de Carbono.
Esta morfología especial del carbono es sorprendente, pues no se esperaba la estabilidad de este tipo de estructura –los sólidos 2D son mecánicamente inestables– hasta que se descubrió en 2004 por Geim y Noselov, por lo que recibieron el premio Nobel de Física en 2008.
Las propiedades de este material, debido a este carácter 2D, son de enorme interés tecnológico, debido a sus propiedades físicas excepcionales, entre las que destacan las conductividades eléctricas y térmicas y muy especialmente su enorme dureza en el plano.
