Azken aldian sarri entzuten ditugu grafenoari buruzko aipamenak. Bere erresistentzia, gogortasun eta malgutasuna direla eta badirudi, beste hainbat aplikazioren artean, gailu elektronikoen mundua goitik behera aldatuko duela. Baina zer da benetan grafenoa?

Grafenoa, materiale karbonazeo deituriko familiako kide berriena da. Familia honen partaide dira baita ere grafitoa, diamantea edo karbonozko nanotutuak. Grafenoa bi dimentsiotako xafla bezala kontsideratu daiteke, non bere lodiera atomo bakarrekoa den. Adituen arabera, lodiera balioa 0,335 nm ingurukoa da, hau da, 0,335 mm baino milioi bat aldiz txikiagoa. Grafitoa, era berean, elkarren gainean pilatutako grafeno xaflez osaturik egongo litzateke. Irudian ikus daiteke grafenoaren adierazpen eskematikoa. Irudian agertzen den esferatxo bakoitza karbono atomo bat litzateke.

1. Irudia. Grafenoaren egituraren adierazpen eskematikoa.

Ondorengo irudian, grafeno xafla baten transmisiozko mikroskopio elektroniko bidez lorturiko irudia erakusten da. Bertan, karbono atomoek sortzen duten egitura hexagonala sumatu daiteke.

2. Irudia. Grafeno xafla baten transmisiozko mikroskopio elektroniko (TEM) irudia

Baina, nola lortzen da grafenoa? Iada 1940ko hamarkadan grafenoa grafitoaren oinarrizko osagai bezala identifikatua izan zen teorikoki. Hala ere, urte luzez uste izan zen grafenoa ez zela egonkorra termodinamikoki giro baldintzetan. Uste hau 2004. urtean apurtu zen, Andre Konstantin Geim, Konstantin Novoselov eta kolaboratzaileek grafeno xaflak isolatzea lortu zutenean¹. Aurkikuntza hau dela eta fisikako Nobel Sariaren merezidun izan ziren 2011 urtean². Ikertzaile hauek grafenoa lortzeko erabili zuten metodoa oso sinplea izan zen: zinta itsaskorra erabili zuten grafitotik grafeno xaflak erauzteko. Grafenoaren aurkikuntzak eta gainera metodo hain sinplea erabiliz, iraultza handi bat ekarri zuen material honen inguruan. Ikerkuntza lan ikaragarria egin da azken urte hauetan eta hainbat teknika garatu dira, eta garatzen ari dira, grafenoa lortzeko.

Grafenoaren ezaugarriak, erabili den lorpen teknikaren araberakoak izango dira. Teknika batzuk, Novoselov eta kolaboratzaileena tartean, grafitotik abiatuz grafeno xaflen erauzketan oinarritzen dira. Hauek exfoliazio edo top-down teknika bezala ezagutzen dira eta ezagunenak exfoliazioa mekaniko eta termikoa dira. Teknika hauen bidez grafenoa xafla txiki eran lortzen da. Azalera handiko filmak lortu nahi badira, beste teknika batzuetara jo behar da. Teknika hauek bottom-up bezala sailkatzen dira eta karbono atomoetatik abiatuz grafeno xaflak eraikitzean oinarritzen dira. Teknika hauek konplexuagoak dira exfoliazio teknikak baino, eta beraz, garestiagoak.

Gaur egun, grafenoaren inguruko ezagutza zientzia arlotik teknologia arlora zabaltzen ari da. Garatzen ari diren aplikazio ezberdinek hala nola elektronikan, fotonikan, sensoreetan, energia metaketan, material konpositeak edo biomedikuntzan, ezaugarri ezberdinetako grafenoa eskatzen dute. Behin grafenoa lortzeko teknikak sakonki kontrolatu eta ezartzen direnean hasiko da grafenoaren inplementazio zabala.

Bibliografia

[1] K. S. Novoselov, A. K. Geim, S. V. Morozov eta kolaboratzaileak, Electric field effect in atomically thin carbon atom films, Science 306 (2004) 666-669

[2] K.S. Novoselov, Nobel lecture: Graphene, materials in the flatland, Reviews of modern physics 83 (2011) 837-849].