El bifenileno es una nueva forma de carbono que, si bien muestra similitudes con el grafeno, tiene algunas interesantes y prometedoras diferencias.
La nueva red de carbono tiene láminas ultrafinas con propiedades eléctricas que otras formas de carbono no tienen, lo que podría abrir nuevas posibilidades para la electrónica y a aplicaciones como las baterías de litio modernas.
A diferencia del grafeno y otras formas de carbono, la nueva malla de bifenileno desarrollada por investigadores de la Universidad de Marburg en Alemania, y la Universidad Aalto en Finlandia, tiene propiedades metálicas.
Nueva forma de carbono
Los autores del artículo que recoge los resultados de la investigación, publicado en la edición del mes de mayo de la revista Science, explican que el bifenileno es un material atómicamente delgado como el grafeno, pero está formado por cuadrados, hexágonos y octetos en una red ordenada, con propiedades electrónicas muy diferentes a las de éste.
La nueva forma de carbono se logra al ensamblar partículas que contienen ese material, sobre una superficie de oro extremadamente lisa y fina. Estas partículas primero forman cadenas de hexágonos enlazados y en una reacción posterior, estas cadenas se conectan para formar cuadrados y octágonos.
Las cadenas que forma son compactas y están presentes en dos tipos de reflexión. Solo cadenas del mismo tipo se agrupan en la superficie del oro, formando grupos bien ordenados, antes de que se conecten.
“La nueva idea es utilizar precursores moleculares que se han modificado para producir bifenileno en lugar de grafeno”, explica Linghao Yan, que ha realizado experimentos de microscopía de alta resolución en la Universidad de Aalto.
El carbono y sus múltiples aplicaciones
El carbono existe en varias formas y constituye 0.2% de la corteza terrestre. Es uno de los elementos químicos más importantes para la vida en nuestro planeta, pues forma parte de todos los seres vivos conocidos.
Se trata de un elemento especial debido a la manera en que sus átomos forman diferentes tipos de enlaces entre sí y también estructuras diferentes.
Por ejemplo, los átomos de carbono unidos enteramente por enlaces “sp³” producen diamantes, y los unidos enteramente por enlaces “sp²” producen grafito, que también se puede separar en capas individuales de átomos conocidas como grafeno, una forma de carbono recientemente descubierta.
Este último material ha causado revuelo en los círculos de la ciencia de los materiales, desde comienzos del siglo XXI, por sus asombrosas propiedades: resistencia, flexibilidad, delgadez y ligereza, junto con su capacidad para actuar como excelente conductor del calor y la electricidad.
El más delgado
Con el grosor de una sola capa atómica, el grafeno es el material más delgado que se conoce, y sus propiedades inusuales lo convierten en una interesante alternativa para aplicaciones como la electrónica del futuro, y la ingeniería de alta tecnología.
En el grafeno cada átomo de carbono está unido por tres vecinos, formando formas hexagonales dispuestas en una red de panal. Como lámina bidimensional de carbono, debe estas características a su disposición única de átomos, organizados en forma de panal.
Estudios teóricos demuestran que disposiciones alternativas podrían dar a otras formas bidimensionales de carbono, con propias y únicas características. El desarrollo del bifenileno parece venir a demostrar esto.
Futuro prometedor
Una de las principales diferencias entre el bifenileno, el grafeno y otras formas conocidas de carbono, está en las propiedades metálicas que presenta el primero.
Las bandas de la red de esta nueva forma de carbono tienen solo 21 átomos de ancho y se comportan como un metal. El grafeno, por otro lado, es un semiconductor. “Estas bandas se pueden utilizar como cables conductores en futuros dispositivos electrónicos basados en carbono”, dijo uno de los líderes del estudio, Michael Gottfried.
Otro de los investigadores, Qitang Fan, explica que la nueva red de carbono, “también puede servir como un ánodo superior en baterías para ion de litio, con una mayor capacidad de almacenamiento de litio, en comparación con los materiales actuales basados en grafeno”,
Por ello, ambos autores del equipo del Universidad de Marburg, aseguran que el bifenileno promete revolucionar a las modernas baterías de litio, entre otras aplicaciones futuras.
Descifrando las propiedades del bifenileno
Por su parte, el equipo de la Universidad Aalto confirmó la estructura única de la red compuesta por ordenados cuadrados, hexágonos y octágonos, y descifraron algunas de sus propiedades.
La estructura del material fue estudiada mediante microscopía de barrido de alta resolución. Curiosamente encontraron que las propiedades electrónicas de la nueva forma de carbono, son muy diferentes a las del grafeno.
También se valieron de simulaciones y análisis por computadora para comprender, específicamente, las propiedades eléctricas del material. Actualmente, los equipos están trabajando en la producción de hojas de bifenileno más grandes, con el objeto de explorar más a fondo su potencial.
Para Peter Liljeroth, otro de los investigadores, el desarrollo de esta nueva forma de carbono es solo un primer paso. “Estamos seguros de que este nuevo método de síntesis conducirá al descubrimiento de otras nuevas redes de carbono”, afirmó.
Con información de Universidad de Aalto, El Periódico de la Energía y Observatorio Tecnológico de Hidalgo
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