Aspectos quirales del grafeno

Graphene chiral elements

El grafeno, una alotropía del carbono, es un logro de los avances de la nanotecnología. Siendo unananoestructura, este componente estructural del grafito posee propiedades que lo han convertido en unpotencial sustituto del silicio en el diseño y fabricación de circuitos integrados. Este artículo resume susorígenes, posibilidades teóricas, así como sus propiedades prácticas. Se presentan aspectos teóricos dequiralidad en el grafeno, específicamente una teoría quiral para el grafeno, vinculando las relacionesconstitutivas de Born Fedorov de un campo electromagnético, con las funciones de onda de la ecuaciónquiral de Dirac para partículas sin masa. Como aplicación se presentan algunos resultados sobre resistenciadiferencial negativa, importante en el diseño de osciladores de muy alta frecuencia.

INTRODUCCIÓN

El grafeno es una estructura laminar plana, bidimensional del espesor del orden de un átomo [1-6]. La red está compuesta por átomos de carbono densamente empaquetados en dos subredes cristalinas tipo panel de abejas mediante enlaces covalentes que se formarían a partir de la superposición de los enlaces híbridos sp2 de los átomos de carbonos.

El aspecto relevante de esta configuración es que los valores experimentales del grafeno, tales como la conductividad y la absorción óptica, vienen definidos por unidades físicas fundamentales independientemente del origen de la muestra. Difícilmente se puede encontrar un material que haya creado tantas expectativas en la comunidad científica y en tan poco tiempo como el grafeno. Su espectacular auge rivaliza ya con el que en su día tuvieron los nanotubos de carbono, las multicapas magnéticas, las heteroestructuras semiconductoras e incluso con el de los propios superconductores de alta temperatura crítica. El hecho de que su valor experimental venga definido por unidades físicas fundamentales, independientemente del origen de la muestra de grafeno, es algo extraordinario y teóricamente no resuelto.

El grafeno (Figura 1), como elemento estructural componente del grafito es el material más conductor y resistente que existe en la actualidad y estas características lo hacen un futuro sustituto del silicio en la fabricación de chips en la electrónica integrada.

Las propiedades más destacadas del grafeno son:

-Alta conductividad térmica y gran conductividad eléctrica.

-Alta elasticidad, gran dureza y una resistencia mecánica mayor que el acero.

-Químicamente, el grafeno reacciona con otras sustancias para formar compuestos con diversas propiedades. Transformando algrafeno como un material de gran potencial electrotecnológico.