El grafeno tiene MUCHO potencial. Soy un optimista para siempre, pero desafortunadamente, cuando se trata de grafeno, es muy prometedor y poco entregado. (Nota: todo mi doctorado estaba en nanocarburos, he pasado 9 años trabajando en materiales de nanocarbono, incluido el grafeno). Todos los demás aquí tienen razón, el grafeno de baja temperatura perfecto, monocristalino, aislado, libre de dopantes tiene propiedades increíbles. Pero esta es precisamente la razón por la cual hay mucho ‘potencial’ con poco uso comercial.
Hay algunas realidades básicas cuando trabaja con un nanomaterial:
- Muy sensible – Enorme superficie a volumen: otras personas en este hilo han notado correctamente que esta propiedad permite una increíble sensibilidad a los químicos en la superficie. Entonces, en principio, este es un gran sensor químico. Esto también te muerde en el @ $$. Cualquier cosa que toque la superficie del grafeno cambiará totalmente las propiedades electrónicas. Entonces, si no haces un trabajo increíble aislándolo, se meterá contigo. Esto significa vacío, pensar en lo que contiene el grafeno (el sustrato) y cómo lo está contactando.
- Necesita ser de una sola capa: otro problema que la gente no aprecia es lo difícil que es obtener una sola capa de grafeno en un área grande. El método de cinta escocesa ganador del premio Nobel solo te da copos muy pequeños. Más importante aún, el número de capas está distribuido por Poisson (aproximadamente), por lo que literalmente debe mirar alrededor con una punta AFM (muy dolorosa) para encontrar una sola capa. Si es multicapa, nuevamente (lo adivinó), las propiedades electrónicas cambian totalmente. En algunos casos tanto que pasa de metálico a semiconductor.
- Necesita ser un área grande: al igual que las propiedades electrónicas cambian cuando se llega a una sola capa, también lo hacen cuando cualquiera de las otras dimensiones llega a la nanoescala. Algunas personas están tratando de usar esto para hacer ‘nanoribones’ y de nuevo abrir una banda prohibida. Sin embargo, esto nuevamente causa grandes desafíos si necesita propiedades electrónicas homogéneas.
- Se requieren bordes perfectos: sé que sueno como un disco rayado en este punto, pero para mantener las increíbles propiedades de las que otros han hablado aquí, debe ser capaz de asumir que los bordes no tendrán efecto en su material, por lo que uno de los dos las cosas tienen que suceder: bordes perfectos o un área lo suficientemente grande como para que pueda ‘ignorar’ esa condición límite.
- Los materiales son ‘perfectos’ solo a baja temperatura: me refiero a muy bajo, como Kelvin bajo de un solo dígito. Estoy seguro de que hay algunos físicos con baja T en Quora que pueden ayudar a explicar mejor que yo. En pocas palabras, la temperatura es algo real. Significa que los átomos están vibrando, por lo que cuando un electrón está intentando acercarse, BAM es golpeado por un fonón (el equivalente de partículas del calor) y se dispersa. Esta es mi explicación simplista.
- Cristal único: una vez más, la teoría que permite que muchas de las grandes propiedades dependan en gran medida de tener un solo cristal. ¡Esto es realmente difícil! Las paredes de dominio de una lámina policristalina actúan como sitios de dispersión, así como puntos de falla por propiedades mecánicas.
De hecho, algunos de los ejemplos canónicos que otros han señalado, como reemplazar ITO, ¡son realmente difíciles de hacer! ITO ha llegado al punto donde es ~ 10 ohm / sq. Esta es una conductividad realmente alta, y es un material que es fácil de producir a escala. El grafeno ni siquiera cumple con los requisitos de conductividad, mucho menos con la reproducibilidad. La única razón por la que las personas buscan un reemplazo es porque hay escasez de indio. Sin embargo, también hay otras alternativas aquí (como soluciones basadas en plata, y la plata es MUCHO más fácil de trabajar).
La única forma realista de hacer aplicaciones comerciales con estos materiales es no preguntar qué puede hacer con el material “ideal”. En lugar de preguntar qué aplicaciones puede habilitar con el material “imperfecto”, es decir, el material que en realidad se puede producir comercialmente de manera razonable, y esa es una pregunta mucho más difícil. De repente, no tiene ventajas de orden de magnitud sobre otros materiales.
Una vez más, soy un optimista MAYOR, pero creo que cuando pensamos en la innovación de materiales, no deberíamos tratar de luchar contra la naturaleza, deberíamos intentar trabajar con ella.
(vi) Bye-Bye LED ahora : una investigación informó que las bombillas pintadas con grafeno “podrían ser un 10% más eficientes y durar más que los LED actualmente en el mercado”. 