Tendencias21

El grafeno recuerda su forma original, revela un estudio

Científicos de China y Australia han descubierto que el grafeno posee memoria de forma, es decir recuerda su forma original. Para ello basta con aplicar una combinación de campo eléctrico y fuerza mecánica. El hallazgo tendría importantes implicaciones para la nanotecnología y la programación de materiales que funcionen como máquinas. Por Ana Alonso.

El grafeno recuerda su forma original, revela un estudio

El grafeno es un material que consta estrictamente de una capa de carbono, es decir, forma una superficie de 2 dimensiones ya que sólo posee un átomo de espesor. Esta capa tiene una estructura hexagonal similar al grafito. Su hallazgo en 2004 les valió un premio Nobel a Novoselov y Geim en 2010.
 
Este nuevo material tiene propiedades que le hacen sumamente interesante, como por ejemplo su extremada dureza, que se combina con una gran flexibilidad y elasticidad. También es muy ligero, muy buen conductor (tanto de electricidad como de calor) y es capaz de generar electricidad a partir de la luz que recibe.

Otras características interesantes son su capacidad de autorrepararse y la posibilidad de cambiar su comportamiento dopándolo con impurezas, entre otras muchas cosas. El conjunto de estas propiedades no se da en ningún otro material, por lo que mejoraría cualquiera de los existentes.
 
Gran parte del comportamiento del grafeno se debe al tipo de enlaces que se producen entre sus atómos y los orbitales moleculares que los átomos forman entre ellos (son las regiones que describen el comportamiento de ondas de los electrones en las moléculas).
 
Con todo esto, resulta muy interesante el estudio de este material de cara al futuro desarrollo tecnológico, ya que tiene gran utilidad para ordenadores, teléfonos móviles, cámaras de fotos, equipos de música, coches, aviones o para la medicina. También tiene una buena perspectiva en nanotecnología (diseño de materia a nivel de átomos), pero todavía queda mucho camino por recorrer.

Materiales con memoria de forma
 
Por otro lado, existen materiales que poseen lo que se denomina “memoria de forma”, esta propiedad se basa en la posibilidad de recuperar su forma después de una deformación del material por un estímulo externo, es decir, el material “recuerda” su forma original.  Para que se produzca dicho efecto, el material necesita un estímulo físico externo (que suele ser térmico)
 
Este fenómeno se debe a una transición de fase (forma de pasar de una región con el mismo comportamiento a otra diferente) reversible denominada efecto de memoria de forma.
 
Estos materiales tienen también una importante aplicación médica y tecnológica en sistemas parecidos a los enumerados anteriormente, y además proporcionan la posibilidad de que puedan programarse y utilizar así el material como una máquina, siguiendo una secuencia predeterminada.

Recientemente, existe un gran interés en utilizar estos materiales también para nanotecnologías, pero no había podido reducirse su tamaño a esas escalas, ya que dichas propiedades desaparecen a un cierto tamaño.
 
El grafeno vuelve a abrirnos posibilidades
 
Una vez más, el grafeno parece resolver nuestros problemas, pues un equipo de investigadores de China y Australia acaba de descubrir un efecto de memoria de forma en una capa de grafeno. 

Al realizar un análisis en profundidad, han visto que el origen estructural de este efecto reside en la interacción química entre los electrones de valencia del oxígeno y los orbitales del carbono.
 
El estímulo externo necesario para que exista una transición de fase reversible que permita deformar este material y que recupere su forma es la aplicación de una combinación de campo eléctrico y fuerza mecánica.

De hecho, han encontrado, no sólo una, sino dos transiciones de fase, lo que permite no sólo el recuerdo de un cambio de forma, sino de dos. Esto permite programar el material en formas transitorias diferentes.
 
El efecto de memoria hallado, no sólo es de escala nanométrica, sino que además posee unas propiedades superiores del mismo efecto, ya que  los límites de deformación del material también son mayores que en materiales previos. También supera las limitaciones que tenían los estímulos utilizados anteriormente, puramente térmicos, como la actuación a sólo a pequeñas frecuencias.
 
Esta investigación abre así la puerta a una nueva propiedad del grafeno que le confiere memoria de forma a nanoescala, gracias a la actuación de un campo eléctrico y fuerza mecánica.

Referencia bibliográfica:

Zhenyue Chang, Junkai Deng, Ganaka G. Chandrakumara, Wenyi Yan and Jefferson Zhe Liu, Two-dimensional shape memory graphene oxideNature Communications  (2016). DOI:10.1038/ncomms11972.
 

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Revelan la primera molécula fractal en la naturaleza 15 abril, 2024
    Los científicos han descubierto una molécula en la naturaleza que sigue un patrón geométrico de autosimilitud, conocido como fractal. La enzima microbiana denominada citrato sintasa es la primera estructura fractal molecular ensamblada directamente en la naturaleza que ha logrado identificarse hasta el momento. Los especialistas creen que este fractal puede representar un accidente evolutivo.
    Pablo Javier Piacente
  • El cambio climático podría estar relacionado con el aumento de los accidentes cerebrovasculares 15 abril, 2024
    Una nueva investigación ha demostrado que el número de muertes ligadas a accidentes cerebrovasculares y otras patologías relacionadas ha ido creciendo desde 1990, a la par del aumento de las temperaturas extremas. Durante 2019, el último año analizado, más de 500.000 muertes por accidentes cerebrovasculares se vincularon con temperaturas "no óptimas", provocadas por el calentamiento […]
    Pablo Javier Piacente
  • La globalización está fracturando a la humanidad 15 abril, 2024
    La globalización no está conduciendo a una civilización universal con valores compartidos, sino que está creando una brecha creciente entre los países occidentales de altos ingresos y el resto del mundo, en cuanto a valores como la tolerancia, la diversidad y la libertad.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • En el caso de los caracoles, el huevo fue lo primero 14 abril, 2024
    Un caracol marino que primero fue ovíparo y evolucionó hacia la viviparidad revela que los saltos evolutivos ocurren gradualmente, a través de una serie de pequeños cambios.
    Redacción T21
  • Revelan el misterio del árbol tropical que camina 13 abril, 2024
    La denominada "palma caminante" o Socratea exorrhiza es un árbol de América Central y del Sur que según distintas versiones podría "caminar" y erguirse en determinadas situaciones: ahora, este mito parece haber sido resuelto bajo criterios científicos. Según los investigadores, aunque el árbol puede crecer rápidamente y crear nuevas raíces para lidiar con la pérdida […]
    Pablo Javier Piacente
  • Descubren 50 especies desconocidas para la ciencia en la exótica Isla de Pascua 12 abril, 2024
    Una expedición a la Cordillera de Salas y Gómez, frente a Rapa Nui, en el Océano Pacífico, documentó 160 especies animales que no se sabía que habitaban esta región de la misteriosa Isla de Pascua, en Chile. Además, descubrieron 50 criaturas que son absolutamente nuevas para la ciencia.
    Pablo Javier Piacente
  • El clima espacial podría generar un caos satelital sin precedentes 12 abril, 2024
    Los satélites en órbita terrestre baja (LEO) pueden perder su brújula cuando el clima espacial ofrece situaciones inesperadas. El problema afecta a la Estación Espacial Internacional, la estación espacial Tiangong de China y muchos satélites de observación de la Tierra. Los expertos sostienen que esta incertidumbre de posicionamiento aumenta el riesgo de colisiones orbitales peligrosas, […]
    Pablo Javier Piacente
  • La Inteligencia Artificial puede ser envenenada para proteger los derechos de autor 12 abril, 2024
    Una herramienta llamada Nightshade cambia imágenes digitales de manera casi imperceptible para el ojo humano, pero que se ven totalmente diferentes por los modelos de IA: una forma polémica de proteger las obras de arte de posibles infracciones de derechos de autor.
    Redacción T21
  • La acidez cerebral podría estar relacionada con múltiples trastornos neurológicos 11 abril, 2024
    Un estudio en animales a gran escala vincula los cambios en el pH del cerebro con problemas cognitivos de amplio alcance, ligados a patologías como el autismo o el Alzheimer, entre otras. Los científicos creen que los problemas metabólicos en el cerebro podrían estar directamente relacionados con una variedad de trastornos neuropsiquiátricos y neurodegenerativos.
    Pablo Javier Piacente
  • Cultivan organoides cerebrales con conexiones neuronales similares a las de un cerebro real 11 abril, 2024
    Un equipo internacional de investigadores ha desarrollado una técnica para conectar tejidos cultivados en laboratorio que imitan al cerebro humano de una manera que se asemeja a los circuitos neuronales del cerebro real. El "sistema" de mini cerebros interconectados podría revolucionar nuestra comprensión de las funciones cerebrales.
    Pablo Javier Piacente