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Materiales del futuro! Grafeno Vs Siliceno [Megapost!]

Materiales del futuro! Grafeno Vs Siliceno [Megapost!]



Materiales del futuro!



Bueno pues estamos en un punto en donde la tecnología y la ciencia ha estado dando grandes saltos y avances que en todo tipo de ámbito (Sea en la medicina, medio ambiante, tecnología, lujo, etc.) y es asi como ahora tenemos varios materiales tales como el grafeno y el siliceno.

ADVERTENCIA: ESTE ES UN POST DEDICADO A LA CIENCIA Y LA TECNOLOGÍA (POR ESO SU CLASIFICACIÓN). SI NO TE INTERESA LEER, NO PIERDAS TU "VALIOSO" TIEMPO NI NOS LO HAGAS PERDER A NOSOTROS. GRACIAS!



futuro







GRAFENO VS SILICENO







Para comprender mejor de que trata cada uno y sus beneficios.







.-.-.-.-.-Grafeno.-.-.-.-.



El grafeno ha sido catalogado como el “material milagroso” del siglo XXI





Principales usos del grafeno en la industria



Materiales



El grafeno es un material completamente nuevo, no sólo es el material más delgado jamás obtenido sino también el más fuerte. El Grafeno conduce la electricidad tan bien como el cobre y como conductor de calor “supera a todos los materiales conocidos”, señaló la Academia. Además, es casi completamente transparente y es tan denso, que ni siquiera el helio, el átomo de gas más pequeño, lo puede atravesar.



Entre las propiedades más destacadas de este material se incluyen:



-Alta conductividad térmica y eléctrica.
-Semiconductor.
-Alta elasticidad y dureza.
-Resistencia (el material más resistente del mundo).
-El grafeno puede reaccionar químicamente con otras sustancias para formar compuestos con diferentes propiedades, lo que dota a este material de gran potencial de desarrollo.
-Soporta la radiación ionizante.
-Es muy ligero, como la fibra de carbono, pero más flexible.
-Menor efecto Joule, se calienta menos al conducir los electrones.
-Consume menos electricidad para una misma tarea que el silicio.




Gracias a sus propiedades el grafeno se convertirá en un producto con múltiples aplicaciones que generará incontables beneficios para la sociedad. Entre los principales usos que se le dará uso al grafeno en la industria están:





Blindaje


Para que podamos hacernos una idea de la dureza del grafeno, Jaffrey Kysar y James Hone, propusieron una curiosa analogía. Comparó las pruebas realizadas por su equipo con poner una cubierta de plástico sobre una taza de café y medir la fuerza que requeriría pinchar esa cubierta con un lapicero. Pues bien, según explicó Hone, si en lugar de plástico lo que se pusiera sobre la taza de café fuera una lámina de grafeno, después situáramos encima un lápiz, y en lo alto de éste colocáramos un automóvil que se sostuviera en equilibrio sobre él, la lámina de grafeno ni se inmutaría. Se puede decir, sin duda, que el grafeno es el material más duro del mundo.






Informática



La industria de semiconductores –uno de los campos donde el material parece ser más prometedor–, que tiene la intención de construir ordenadores mucho más rápidos que los actuales mediante el desarrollo de microprocesadores con transistores de grafeno, no cabe de júbilo con los resultados de las investigaciones que se están haciendo con el grafeno. Precisamente uno de los principales impedimentos en la construcción de microprocesadores es la presión –según explica Julia Greer, investigadora del Instituto Tecnológico de California (Caltech)–, y los materiales usados para fabricar los transistores no sólo deben tener excelentes propiedades eléctricas, “sino que también deben ser capaces de sobrevivir a la tensión a que se ven sometidos durante el proceso de fabricación y al calentamiento generado por repetidas operaciones. El proceso utilizado para estampar conexiones eléctricas metálicas en los microprocesadores, por ejemplo, ejerce una tensión que puede provocar el fallo de los chips.”



Greer concluye que “el calor es demasiado para que los materiales lo soporten”. Pero tras las pruebas realizadas sobre la resistencia del grafeno, parece quedar demostrado que éste es capaz de soportarlo.



El español Tomás Palacios, profesor del MIT, ha conseguido fabricar transistores de grafeno 10 veces más rápidos que los de silicio. Los chips del revolucionario material, de un átomo de espesor, podrían alcanzar velocidades de 1.000 GHz. Esto demuestra lo cerca que está de desbancar al elemento clásico de la era de la información.



También se crearán discos duros del mismo tamaño de los de hoy día, pero capaces de almacenar 1.000 veces mas información. Científicos del Leibniz Institute for Solid State and Materials Research en Dresden, Alemania, acaban de inventar una novedosa técnica en donde es posible utilizar la estructura intrínseca del grafeno, para necesitar en el orden de 1.000 veces menos átomos para mantener una estructura lo suficientemente resistente como para aguantar los constantes cambios electromagnéticos requeridos para escribir y leer información.





Electrónica


Una startup en Jessup, Maryland, espera poder lanzar al mercado este año uno de los primeros productos basado en el grafeno. Vorbeck Materials está fabricando tintas conductoras basadas en el grafeno y que pueden ser utilizadas para imprimir antenas RFID (identificación por radiofrecuencia, por sus siglas en inglés) y contactos eléctricos para pantallas flexibles. La compañía, que se aprovecha del bajo coste de las tintas de grafeno, posee un acuerdo con el gigante de productos químicos alemán BASF para lanzar al mercado este producto en breve. Será la prueba definitiva de que el grafeno es un material del presente.





Aviónica


El Pentágono ha asignado tres millones de dólares a la Universidad de Princeton para que desarrolle diminutas hojas de grafeno que, añadidas al combustible empleado en los motores de los aviones supersónicos, consigan una optimización en su funcionamiento y una reducción en el consumo y la contaminación ambiental. Según los científicos, este desarrollo puede alumbrar el nacimiento de una nueva era en los motores de combustión de las aeronaves. Los aditivos de combustible fabricados con partículas minúsculas de grafeno podrían lograr que los aviones supersónicos vuelen aún más rápido y que sus motores lleguen a contar con mejores condiciones de eficiencia y protección de la sostenibilidad ambiental.






Investigación


¿Te suena de algo el acelerador de partículas del CERN? El complejo, que ocupa kilómetros cuadrados cerca de Ginebra (Suiza), sirve para explorar el mundo de lo infinitamente pequeño para buscar los elementos fundamentales de la materia. Los físicos están tratando de usar el grafeno para fabricar una especie de acelerador en miniatura. “En un fragmento de grafeno de un único centímetro cuadrado es posible realizar muchos de los experimentos que hasta ahora requerían laboratorios como el del CERN”. Si se convierte en realidad, los científicos podrían buscar el Bosón de Higgs, una partícula elemental hipotética, que aún no ha sido observada, y conocida como la partícula Dios, en un laboratorio que cabe en la yema del dedo.






Energía


Los investigadores ven una amplia variedad de aplicaciones para el papel de óxido de grafeno, incluyendo su uso en membranas con permeabilidad controlada, y para las baterías o ultracondensadores destinados a usos en el ámbito energético. Estos dispositivos de almacenamiento de energía podrían ayudar al almacenar brotes repentinos de energía, por tanto, supondría una ayuda para aprovechar el irregular suministro por parte de las fuentes “verdes”.Esto revolucionará el concepto de energía renovable y la elevará a unas cotas de eficiencia nunca vistas.



Como vemos, la promesa de una nueva era basada en el carbono (y no en el silicio) se acerca a marchas forzadas. En un plazo medio, nos podemos ver inundados de dispositivos, mecanismos y tecnologías basadas en el grafeno, con unos rendimientos varios órdenes de magnitud por encima de lo que estamos acostumbrados ahora.








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Nuevo transistor de grafeno desarrollado por IBM capaz de operar hasta una frecuencia de 155GHz[/b]




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Un nuevo transistor de grafeno desarrollado por IBM es capaz de operar hasta una frecuencia de 155GHz. El componente es un 50% más rápido que su predecesor y tiene una muy buena capacidad de eliminar el calor de su interior, por lo que no necesita ser refrigerado para operar a dicha velocidad. Lo anterior es posible gracias a las sorprendentes características del grafeno, que como sabemos en un asombroso material que permite a los electrones moverse por su interior a mayor velocidad que en el silicio.




Los investigadores de IBM han conseguido construir un prototipo capaz de superar la velocidad de su predecesor en un 50%. El nuevo transistor de grafeno, diseñado por Yu-ming Lin y Phaedon Avoris, puede realizar 155 mil millones de ciclos por segundo, prácticamente sin producir calor. Esta velocidad está mucho más allá de lo que pueden siquiera soñar con alcanzar sus contrapartes basadas en silicio, y algún día podrían ser la base sobre la que se construyan microprocesadores 50 o 100 veces más rápidos que los actuales






Materiales del futuro! Grafeno Vs Siliceno [Megapost!]




Yu-ming Lin ha dicho que “la presente investigación ha demostrado que es posible producir transistores de bajo coste y alto rendimiento basados en el grafeno y utilizando los procesos estándar de fabricación de semiconductores”, frase que permite especular con que la producción de chips de grafeno a escala comercial podría estar más cerca de lo que parece. Se estima que uno de las primeras aplicaciones que tendrán estos componentes será el proceso de señales analógicas de alta frecuencia, tarea para lo que son especialmente aptos.







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Físicos demuestran existencia de efecto de enfriamiento de nanoescala dentro de transistores de grafeno.





Materiales

Esta es la punta de un AFM que mide los efectos termoeléctricos que tenien lugar dentro de un transistor de grafeno Fuente: Alex Jerez / Beckman Institute for Advanced Science and Technology.





Los físicos de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign (UIUC) han demostrado recientemente la existencia de un efecto de enfriamiento de nanoescala dentro de transistores de grafeno. Estas estructuras son aparentemente capaces de reducir sus propias temperaturas, revela el equipo.





Estas son las primeras observaciones de tales efectos termoeléctricos que tendrán lugar en el punto de contacto entre los transistores de grafeno. Los resultados tienen enormes implicaciones para la industria electrónica. En este punto, la cuestión con los equipos es el grado de miniaturización permitido por la tecnología actual es la creación de transistores que se ponen extremadamente calientes durante las operaciones normales. Se refrigeran activamente a través de sistemas basados en agua o ventiladores, y estos sistemas consumen mucha energía.






Según las palabras de William King: “En el silicio y la mayor parte de materiales conocidos, el calentamiento eléctrico es mucho mayor que la capacidad de disipar ese calor. Sin embargo, hemos descubierto que hay zonas en los transistores de grafeno en las que el enfriamiento termoeléctrico es superior a la acumulación de calor, lo que permitiría, en teoría, diseñar dispositivos que se autoenfriasen sin ayuda externa. Es la primera vez que se observa esta cualidad en los dispositivos de grafeno”





“Este auto-refrigeración jamás ha sido observada para los dispositivos de grafeno”, añade él. ”Los electrónicos de grafeno están todavía en su infancia; sin embargo, nuestras mediciones y simulaciones muestran que los efectos termoeléctricos se incrementarán mientras que la tecnología de transistores de grafeno y los contactos mejoran”, añade Pop.







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Tarjeta de crédito de grafeno podría tener la capacidad informática de un teléfono inteligente



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Los usos del grafeno podrían abarcar hasta la digitalización de cosas como envolturas de papas fritas o ropa, una vez se establezca la tecnología. En el futuro podría haber tarjetas de crédito con la misma potencia procesadora que un teléfono inteligente y nuevas aplicaciones en electrónica transparente y flexible. Más allá de el potencial digital, un polvo hecho de grafeno podría ser añadido a los neumáticos de los vehículos para hacerlos más resistentes.





Velocidad Ilimitada



El gigante electrónico Samsung -en asociación con la Universidad de Sungkyunkwan, Corea del Sur- ha sido una de las empresas que más ha invertido en investigación. Ya presentó una pantalla táctil de 25 pulgadas flexible. Otras empresas electrónicas, como IBM y Nokia, también están dedicadas a investigar usos potenciales. IBM creó un transistor de 150 gigahercios (GHz). El más rápido dispositivo de silicio que se le pueda comparar tiene una velocidad de unos 40GHz.




“En términos de la velocidad del transistor, en este momento no vemos límites intrínsecos a la velocidad a la que puede ir”, explica el doctor Yu-ming Lin, de IBM. En Europa, entre tanto, la investigación sobre el material está de primera en consideración para recibir una inversión de mil millones de euros durante los próximos 10 años de parte de la Comisión Europea. A pesar del progreso, la inversión y la atención mediática desenfrenada, muchos investigadores manifiestan cautela. Algunos están seguros de que no podrá hacer todo lo que se espera del material.






“¿Cómo se apaga?”



Lo que ha sido reportado como “potencial”, en este momento, parece ser exactamente eso, con pocos ejemplos de su efectividad en el mundo real del grafeno reemplazando otros compuestos. ”Nos parece bastante difícil imaginar que el grafeno reemplace el silicio”, sostiene el doctor Phaedon Avouris, de IBM. Avouris dice que el material no tiene una banda de resistividad, una propiedad esencial.




Eso significa que el grafeno no puede parar de conducir electricidad, no se puede “apagar”. El silicio,sí. Así que las aplicaciones para ambos materiales serían diferentes. Aún los más respetados académicos piensan que el reemplazo del silicio está muy lejos todavía. ”Es un sueño”, dice el doctor Geim. “La posibilidad está tan lejos en el horizonte que no podemos evaluarla de manera apropiada”.





Sin violar las leyes



El problema que los científicos enfrentan con estas propiedades “milagrosas” es que sólo han sido demostradas a una escala minúscula. ”Es posible que los tipos de tenacidad que algunos describen pueda sólo ser aplicados a muestras microscópicas”, manifestó el doctor Lin de IBM. ”Así que, mientras puede ser verdad que a un nivel local es más tenaz que el acero, debemos ser cautelosos con estas afirmaciones”.




“Reconocemos las limitaciones del grafeno y estamos tratando de lograr cosas sin tergiversar las leyes de la física”, concluyó. Con lo que aparenta ser una marcha progresiva infrenable en este campo, teniendo en cuenta que apenas lleva diez años, nuevos adelantos podrían estar a la vuelta de la esquina. No obstante, con toda esa inversión y demanda del mercado, los científicos se mantienen cautos en cuanto a la velocidad en la que todo este potencial podría convertirse en realidad. ”Seríamos los más felices del mundo si pudiéramos reemplazar el silicio”, comenta el doctor Avouris.




“Pero lo principal es ser veraces y no exagerar, porque tenemos que respaldar nuestras afirmaciones”.









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Comunicaciones ópticas de la mano del grafeno




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Científicos de la universidad de Berkeley han ideado un dispositivo basado en grafeno que es capaz de dejar pasar la luz o no, funcionando así como conmutador o modulador óptico, muy compacto y muy, muy rápido.




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Según el Dr. Xiang Zhang de Berkeley, su creación sería hasta 10 veces más rápida que todo lo visto hasta ahora con otras tecnologías. De momento han obtenido velocidades de modulación de 1 GHz, pero esperan que se puedan alcanzar sin problemas los 500 GHz en un sólo modulador.




Además los investihadores han conseguido que el dispositivo tenga un tamaño muy compacto algo así como unas 25 micras, por lo cual este podría llevar a otras aplicaciones, como por ejemplo utilizarlo para crear chips ópticos que utilicen la luz en lugar de la electricidad para transmitir información. El dispositivo es tan pequeño que los científicos afirman que el grafito usado en un lápiz es el equivalente a mil millones de moduladores de grafeno como los que han ideado.









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Crean nuevas baterías en base al grafeno que no se calientan y son mas duraderas




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Investigadores de una empresa americana llamada Leyden Energy ha desarrollado una variante de las baterías de ión litio que no sólo aguantan tres veces el ciclo de carga, sino que tienen mayor densidad y más autonmía y por ende no se calientan con el uso.



El cambio estructural no es otro que la sustitución del hexafluorofosfato de litio por un material llamado imida, este material es una sal de carbono y nitrógeno que no se degrada con el agua del interior de la batería y no le afectan las altas temperaturas, además permite una densidad de 225 vatios / hora por kilogramo y una capacidad de 1.000 ciclos de carga y descarga frente a los 140 vatios / hora por kilo y los 300 ciclos de las baterías convencionales. Al momento el único problema de la imida es que producen corrosión en el aluminio de los conductores, pero aquí es donde entra de nuevo en juego del grafeno, que cumple la misma función del aluminio sin inmutarse por la acción del calor ambiental o la imida.



Las baterías de imida pueden ser utilizadas para productos electrónicos o desarrollar versiones más grandes para automoción. La empresa Leyden Energy ya las está fabricando y su CEO, Aakar Patel, comenta que el primer portátil con baterías de imida se presentará a finales de este año y que ya hay una marca de electrónica que ha encargado que le fabriquen una batería específica para un tablet, ¿Qué empresa dará el primer paso?.








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Hydra, el rascacielos hecho de grafeno que captura la energía de los rayos durante una tormenta



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Hydra Skyscraper es un proyecto presentado por un estudio multidisciplinar serbio hecho por Milos Vlastic, Vuk Djordjevic, Ana Lazovic, Milica Stankovic y evaluado en la última edición de los premios de arquitectura Evolo, al que se le ha sido reconocido con una mención honorable.



Materiales





Hydra es un edificio construido a partir de un material compuesto de grafeno que debido a su alta conductividad térmica y eléctrica además de su gran resistencia superando en doscientas veces al acero, pretende captar la energía que se produce durante las tormentas eléctricas y almacenar la energía producida en mega-baterías ubicadas en la base del edificio. El proyecto también incluye un centro de investigación, la vivienda, y zonas de recreo para los científicos y sus familias.



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Cuando el aparato eléctrico es impactado por los rayos, la estructura de grafeno conduce la electricidad por canales hasta las baterías, la electricidad se utiliza para dividir el agua en oxígeno e hidrógeno para almacenar energía en forma de una pila de combustible. La forma de la torre de torsión se inspiró en la Hidra, un animal de agua dulce. El edificio en sí es esencialmente una gigantesca jaula de Faraday que dirige la energía eléctrica en todo sí mismo y en los condensadores de gigante en la base de la estructura.


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Todo esto suena bastante fantasioso, así que puede que se pregunte por qué no están capturando rayos ahora?, vamos por partes; un rayo tiene una potencia media de unos 500.000 megavatios que se puede comparar por la cantidad de energía consumida en todos los Estados Unidos, lamentablemente un rayo promedio sólo dura 30 microsegundos, lo que implica que se necesitaría alrededor de 30.000 de ellos a la vez por segundo para mantener las luces encendidas de todo el país.











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Siliceno: Láminas de silicio similares al grafeno





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Un grupo de físicos ha conseguido crear una lámina de silicio de espesor atómico, de forma similar a las láminas de grafeno creadas con carbono.




Hasta ahora se pensaba que el desarrollo de la microelectrónica se sustentaría en el grafeno, una estructura de forma laminar plana (con un átomo de grosor) y que está compuesta por átomos de carbono densamente empaquetados en una red cristalina formando una especie de panal de abeja. El material, sin embargo, podría ser reemplazado ya por el “siliceno”, creado por un grupo de físicos que han logrado desarrollar una lámina de silicio de espesor atómico y que tendría las mismas propiedades de las láminas de grafeno creadas a partir de carbono.




El silicio comparte muchas propiedades con el carbono, situado justo a su lado en la tabla periódica, ya en 2007 investigadores plantearon la posibilidad de utilizar silicio para formar láminas de forma similar al grafeno, aunque el silicio no posea de forma natural el tipo de enlaces necesarios para ello. Los investigadores destacan la facilidad de integración del siliceno en la industria electrónica, debido a que el uso del silicio está muy estudiado y extendido.



Antoine Florence, investigador del Japan Advanced Institute of Science and Technology en Ishikawa, consiguió hacer crecer una lámina con átomos de silicio sobre una superficie cerámica. Al observar la lámina mediante rayos X descubrieron que la lámina tenía una estructura de “panal de miel” con hexágonos, de manera similar a la estructura del grafeno. Este tipo de estructura ya la resultaba familiar a otro investigador, el francés Guy Le Lay, de la Universidad de Provence en Marsella. El año pasado, Le Lay consiguió crear las primeras estructuras de siliceno, pero no en forma de lámina sino de finos listones.



Según los nuevos datos presentado por Le Lay, en el último congreso de la American Physical Society, el silicio y el grafeno no solo poseen estructuras similares, sino que también comparten propiedades electrónicas. Mediante técnicas espectroscópicas se ha podido demostrar como el siliceno contiene una estructura de bandas electronica como la que permite a los electrones moverse rapidamente a través del grafeno. Pese a las similares propiedades del siliceno y el grafeno, la facilidad con la que se obtiene este último, hará que la batalla del siliceno por hacerse un hueco en el mundo de la nanotecnología sea muy dura, al menos durante los próximos años.








Materiales









Minerales de sangre




La industria de la electrónica busca nuevos materiales no solo por el afán de innovar, también obligados por el daño que hacen al medio ambiente o por la explotación humana que causa la actual extracción minera. Es el caso de los llamados minerales de sangre.




Apple e Intel, presionados por los activistas -y una legislación en marcha en su contra-, han decidido no seguir utilizando los minerales de sangre en la fabricación de sus teléfonos móviles y ordenadores portátiles. A partir de los próximos meses no llevarán oro ni coltán ni tungsteno ni tantalio ni estaño.




Estos minerales provienen principalmente del Congo, donde su extracción se realiza en condiciones infrahumanas, con la explotación de los mineros. Además, financia las guerras tribales de aquella zona. Una razón más para pasarse al grafeno o al siliceno: salvar vidas.









Como pueden notar hasta ahora se ha hecho mayores estudios con el Grafeno por lo que noticias del Siliceno habrá más. Nuestro futuro se ve próspero de gadgets ultra-rápidos y compactos.



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12 comentarios - Materiales del futuro! Grafeno Vs Siliceno [Megapost!]

franco89dpunta +1
Excelente post!!! No puedo esperar a tener un procesador de 155GHz jaja +10
stimpyPirata +1
que emocionante se ve el futuro.....gracias por la información.....
oknarf76
Para todo aquel que quiera saber como ganar mucho dinero invirtiendo en Grafeno, les recomiendo mi post:

http://www.taringa.net/posts/economia-negocios/16809661/Como-ahorrar-y-hacer-dinero-en-la-era-K-LEGALMENTE.html

Ahi recomiendo una empresa que trabaja con Grafeno, y puede crecer mucho en poco tiempo.
jordri
y tu cual prefieres?
jordri
jjajajajaja de verda me trama mi pc con 155 Ghz de procesador no puedo esperar viajare al futuro
elektronico_2 +1
Se que este post viejo , pero me sirvio mucho la informacion...... te dejo +10