08/02/2012 - El grafeno y potencial piezoeléctrico

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El grafeno es una alotropía del carbono consistente en un teselado hexagonal plano (como un panal de abeja) formado por átomos de carbono y enlaces covalentes, formados a partir de la superposición de los híbridos sp2 de los carbonos enlazados.  A la lista de sus múltiples virtudes podría ahora sumarse su potencial piezoelectrico.

La piezoelectricidad es un fenómeno presentado por determinados cristales que al ser sometidos a tensiones mecánicas adquieren una polarización eléctrica en su masa, apareciendo una diferencia de potencial y cargas eléctricas en su superficie. Este fenómeno también se presenta a la inversa, esto es, se deforman bajo la acción de fuerzas internas al ser sometidos a un campo eléctrico. El efecto piezoeléctrico es normalmente reversible: al dejar de someter los cristales a un voltaje exterior o campo eléctrico, recuperan su forma.

Un equipo de ingenieros en la Universidad de Houston en Texas ha calculado que mediante la simple estrategia de abrir agujeros en una hoja de grafeno, dispuestos en puntos específicos de la lámina siguiendo una configuración especial, es factible forzar al grafeno a comportarse igual que un material piezoeléctrico.

Los científicos tienen en las substancias piezoeléctricas un buen recurso para desarrollos de vanguardia, como por ejemplo la recolección de energía mecánica en fuentes difícilmente aprovechables por otros métodos, o los músculos artificiales, y también sirven a los ingenieros para fabricar sensores de muy alta precisión.

El grafeno en su forma natural no es un material piezoeléctrico. Pero los ingenieros de la Universidad de Houston predijeron que si tomaban una lámina de grafeno del tipo semiconductor o del tipo aislante, y la perforaban abriendo en ella agujeros triangulares en la disposición adecuada, bastaría aplicar una presión uniforme al material para hacer que se comportara como si fuera piezoeléctrico.

Los resultados obtenidos por el equipo de Swapnil Chandratre y Pradeep Sharma indican que los agujeros triangulares promueven en el grafeno una conducta piezoeléctrica, mientras que los agujeros redondos no tienen ese efecto.

Los investigadores también han determinado que esta virtud que posee el grafeno agujereado de este modo, es casi tan buena como la piezoelectricidad que tienen sustancias piezoeléctricas muy conocidas como por ejemplo el cuarzo.
 

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Más información (Wikipedia):

•    Piezoelectricidad
•    Grafeno
 

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