JANETTE BERENICE LÓPEZ CEJA

PROYECTO DE QUIMICA

INVESTIGACIÓN ACERCA DEL SILICENO

¿QUÉ ES?

El siliceno al igual que el otro material ya mencionado (grafeno) es un material formado por una estructura de átomos de carbono junto con átomos de silicio hexagonal por lo que hacer tener una gran resistencia a parte de ser un material muy sólido, esto es debido a la inserción extra de unas placas de plata o cerámica.

Se trata de un material tan revolucionario como el grafeno, incluso mas porque sin haber salido el anterior al mercado ya se ha descubierto otro que pueda remplazarle.

Como pone en mi fuente de información se descubrió en 2007 pero el problema por el cual no se ha comercializado todavía es porque no han encontrado ningún método de industrialización que lo fabrique en grandes cantidades, a lo que yo añado que a pesar de que los encontrasen se debería de crear algún instrumento o algún objeto como ya se hizo con el grafeno que demuestre el potencial de este nuevo material.

Tiene mucha similitud al grafeno por lo que lo que podemos hacer con el es muy parecido al otro.

2. Prototipo de lo que podría ser en el futuro el siliceno.

ORIGEN

Parece ser que en 2007 como ya he dicho antes, dos ingenieros se quisieron utilizar los átomos de silicio como base para crear un nuevo material, antes hablábamos de un compuesto de átomos de carbono como base, grafeno pues bien se pretendía sustituir en gran medida eso por silicio.El proceso de descubrimiento fue algo complicado, ya que debido a su estructura natural no conseguían la rigidez que querían, pero descubrieron que con plata o cerámica haciendo a la vez de soporte seria un producto de grandes ventajas, sobre todo electrónicas.

CARACTERÍSTICAS

En este apartado cabe destacar que sus características son muy, muy parecidas, para no volver a escribir todas quiero destacar las dos mas importantes y para las

que el siliceno estaría mas preparado:

La primera de ellas es que su conductividad, no se desprende tanto calor ante el desplazamiento de los electrones por su superficie, por lo que no se genera un sobre calentamiento en los procesadores de teléfonos móviles consolas ordenadores, sobre todo ordenadores portátiles.

La segunda tiene que ver con la energía aunque esta directamente relacionada con la anterior, si se provoca un sobrecalentamiento en el procesador de estos aparatos, se produce un consumo superior de energía por lo que sus baterías se descargaran mucho antes que si por el contrario utilizasen grafeno o en su defecto siliceno, estos aumentarían mucho mas el rendimiento de los aparatos electrónicos.

Como hemos podido comprobar es un material con una característica muy clara y es la que toda su finalidad es la electrónica y los aportes que pueda proporcionar a esta.

3. Chip de lo que podriía formar parte el siliceno.

La única diferencia a parte de la composición estructural es la de la compatibilidad con los materiales semiconductores (que conducen el calor pero no totalmente) de la actualidad.

Cuando Andre Geim y Konstantin Novoselov recibieron el Premio Nobel de Física por sus estudios sobre el grafeno, el reconocimiento iba más allá de este material. El galardón menciona expresamente “el material bidimensional grafeno”, destacando la importancia de las dos dimensiones en el descubrimiento. Tal vez el jurado quiso resaltar la trascendencia de unas investigaciones que probaban las posibilidades de una nueva forma de estructurar los materiales.

El grafeno está compuesto de átomos de carbono puro, desplegado  en forma hexagonal. Esta estructura se presenta en láminas, es decir, en un plano de dos dimensiones. Si este material ha sido el primero que ha adquirido notoriedad por este motivo, no es el único. Otro que tiene posibilidades de convertirse en un elemento clave para la industria tecnológica en los próximos años es el siliceno.

Las primeras estructuras de siliceno se observaron sobre cristal de plata y su forma era similar a la del grafeno, también de corte hexagonal, si bien no es exactamente plana. Recientemente, una investigación conjunta entre científicos de la Universidad Técnica de Berlín y de la Universidad de Aix Marseille ha creado siliceno aislado, condensando vapor de silicio sobre plata.Este avance abre el camino a la experimentación con el siliceno, que hasta ahora se había limitado a la especulación, con una base científica más o menos sólida. Los investigadores han comprobado que las láminas de siliceno cumplen con las propiedades que se le atribuían. El siguiente paso es combinar el compuesto con materiales aislantes, para comprobar sus beneficios en dispositivos electrónicos.

Un revulsivo para las baterías

Hasta que se comprueben en el laboratorio las propiedades del siliceno asociado a compuestos aislantes, habrá que conformarse con la teoría como fuente de conocimiento más certera respecto al material. Una de las aplicaciones más llamativas está relacionada con su uso en las baterías de ion-litio, las más comunes en la industria electrónica.

El siliceno posee una gran resistencia, al igual que el grafeno, y eso hace que obtenga un buen rendimiento en los ánodos de las baterías de ion-litio. Esta característica permite paliar los cambios de volumen que se producen durante la carga, acercándose a los márgenes que ofrece el grafito, el material que se emplea actualmente.Sin embargo, el siliceno cuenta con un valor diferencial respecto al grafito. Ofrece el doble de capacidad para el ánodo y además su resistencia impide que sufra cambios durante el proceso de carga y descarga. Esto significa que las baterías hechas con este material tendrían una vida mucho más larga de lo que estamos acostumbrados ahora, sin que en medio se pueda apreciar un desgaste progresivo, como ocurre hoy en día.Estas conclusiones se han obtenido de investigaciones con nanoestructuras de silicio (como nanohilos), que no siliceno. Por lo que no pasan del plano teórico. Aún quedan lejos los usos comerciales, pues antes ha de empezar a experimentarse con el nuevo material, después evaluar si realmente cumple con las expectativas y posteriormente buscar un modelo de producción sostenible.

Abundan las investigaciones para mejorar las baterías que dan autonomía a una importante masa de productos electrónicos. Algunas de ellas están teniendo al silicio como protagonista. Un material que ofrece la esperanza de un rendimiento muy optimizado, como demostró un equipo de la Kansas State University, que lo combinó con carbono y obtuvo dispositivos capaces de acumular hasta 10 veces

más electricidad que los actuales. Pero quizá se lleve por delante el siliceno a estos experimentos.

USOS:

La principal utilización es en los procesadores de muchos ordenadores, teléfonos móviles, y cualquier objeto electrónico que los lleve.

También en microprocesadores de artilugios más pequeños incluso relacionados con el campo de la medicina en el cual se utilizaría en las maquinas de hacer radiografías y ecografías y en las maquinas de rayos X.

Se utilizaría también en los chips formando solo una parte de los microprocesadores.

4. Otros usos comunes en el grafeno y en el siliceno.

Cuando Andre Geim y Konstantin Novoselov recibieron el Premio Nobel de Física por sus estudios sobre el grafeno, el reconocimiento iba más allá de este material. El galardón menciona expresamente “el material bidimensional grafeno”, destacando la importancia de las dos dimensiones en el descubrimiento. Tal vez el jurado quiso resaltar la trascendencia de unas investigaciones que probaban las posibilidades de una nueva forma de estructurar los materiales.

El grafeno está compuesto de átomos de carbono puro, desplegado  en forma hexagonal. Esta estructura se presenta en láminas, es decir, en un plano de dos dimensiones. Si este material ha sido el primero que ha adquirido notoriedad por este motivo, no es el único. Otro que tiene posibilidades de convertirse en un elemento clave para la industria tecnológica en los próximos años es el siliceno.Las primeras estructuras de siliceno se observaron sobre cristal de plata y su forma era similar a la del grafeno, también de corte hexagonal, si bien no es exactamente plana. Recientemente, una investigación conjunta entre científicos de la Universidad Técnica de Berlín y de la Universidad de Aix Marseille ha creado siliceno aislado, condensando vapor de silicio sobre plata.

Este avance abre el camino a la experimentación con el siliceno, que hasta ahora se había limitado a la especulación, con una base científica más o menos sólida. Los investigadores han comprobado que las láminas de siliceno cumplen con las propiedades que se le atribuían. El siguiente paso es combinar el compuesto con materiales aislantes, para comprobar sus beneficios en dispositivos electrónicos.

Un revulsivo para las baterías

Hasta que se comprueben en el laboratorio las propiedades del siliceno asociado a compuestos aislantes, habrá que conformarse con la teoría como fuente de conocimiento más certera respecto al material. Una de las aplicaciones más llamativas está relacionada con su uso en las baterías de ion-litio, las más comunes en la industria electrónica.

El siliceno posee una gran resistencia, al igual que el grafeno, y eso hace que obtenga un buen rendimiento en los ánodos de las baterías de ion-litio. Esta característica permite paliar los cambios de volumen que se producen durante la carga, acercándose a los márgenes que ofrece el grafito, el material que se emplea actualmente.Sin embargo, el siliceno cuenta con un valor diferencial respecto al grafito. Ofrece el doble de capacidad para el ánodo y además su resistencia impide que sufra cambios durante el proceso de carga y descarga. Esto significa que las baterías hechas con este material tendrían una vida mucho más larga de lo que estamos acostumbrados ahora, sin que en medio se pueda apreciar un desgaste progresivo, como ocurre hoy en día.Estas conclusiones se han obtenido de investigaciones con nanoestructuras de silicio (como nanohilos), que no siliceno. Por lo que no pasan del plano teórico. Aún quedan lejos los usos comerciales, pues antes ha de empezar a experimentarse con el nuevo material, después evaluar si realmente cumple con las expectativas y posteriormente buscar un modelo de producción sostenible.

Abundan las investigaciones para mejorar las baterías que dan autonomía a una importante masa de productos electrónicos. Algunas de ellas están teniendo al silicio como protagonista. Un material que ofrece la esperanza de un rendimiento muy optimizado, como demostró un equipo de la Kansas State University, que lo combinó con carbono y obtuvo dispositivos capaces de acumular hasta 10 veces más electricidad que los actuales. Pero quizá se lleve por delante el siliceno a estos experimentos.

Tras la estela del grafeno

Pero tampoco hay que dejarse llevar por el entusiasmo, como ha ocurrido con el grafeno a partir de la concesión del Premio Nobel y cuando aparecía una nueva investigación sobre sus propiedades. A pesar de todo lo que se ha hablado sobre él, el derivado del carbono aún no tiene usos comerciales y no existe una industria productora a nivel mundial, aunque en este terreno destaca España, con varias empresas que venden internacionalmente.El despegue del grafeno no está siendo tan rápido como las expectativas generales hicieron creer en un principio. La experimentación con el siliceno va a llegar pronto y ambos materiales podrían rivalizar por revolucionar algunos componentes de la industria electrónica. La principal ventaja que tiene el primero sobre el segundo es su camino recorrido.A pesar de que el grafeno aún está lejos de ser una realidad comercial, la experimentación en torno al material ha sido intensa en los últimos años, tanto por centros de investigación como por parte de empresas. Todo este camino aún lo tiene que andar el siliceno, sin que ello signifique que ambos compuestos sean intercambiables.

Hasta no hace mucho se creía que el futuro de los componentes microelectrónicos estaba en manos de un material casi milagroso, llamado grafeno. El grafeno es, esencialmente, una lámina extremadamente delgada (tanto, que sólo tiene un átomo de grosor) de carbono. Esta estructura laminar conforma una red cristalina en la que los átomos de carbono se distribuyen en los vértices de una serie interminable de hexágonos, en una disposición que recuerda a la forma de los panales de las abejas. Tan particulares características le otorgan una serie de cualidades que lo convierten en un material único. O al menos, eso ocurría hasta hace poco.

Con átomos de silicioEn 2007, Lok Lew Yan Voon y Gian Guzmán-Verri, ambos de la Wright State University en Dayton (Ohio), se propusieron buscar la forma de crear un material similar al grafeno pero que emplease como “ladrillos” básicos átomos de silicio. La

idea era muy buena, ya que este material -al que por analogía con el otro se denominó siliceno- sería compatible con los componentes electrónicos de los chips actuales, construidos también con silicio. Pero había un problema: el silicio, por si solo, es incapaz de formar este tipo de estructura, ya que no posee de forma natural el tipo de enlaces necesarios para emular al grafeno.Como ocurre en estos casos, varios equipos pertenecientes a diferentes instituciones comenzaron a trabajar para superar esta dificultad. El primer trocito de siliceno, según explica Antoine Fleurence, un investigador del Japan Advanced Institute of Science and Technologyen Ishikawa que lideró el equipo que lo construyó, se consiguió depositando los átomos de silicio sobre una superficie de material cerámico que hacia las veces de soporte. Observando la pequeña lámina por medio de rayos X comprobaron que tenía la misma estructura hexagonal presente en el grafeno.Fleurence no era el único que iba detrás del siliceno. En la Universidad de Provence en Marsella, el frances Guy Le Lay también se encuentra muy cerca de lograrlo. Le Lay no ha conseguido desarrollar láminas delgadas de siliceno, pero puede crear barras sólidas de ese material, que muestran la estructura interna hexagonal buscada. Así las cosas, parece que la colaboración entre estos dos equipos podría por fin proporcionar siliceno en grandes cantidades. Uno de los secretos del éxito puede ser utilizar plata en reemplazo de la cerámica.

La estrella del momento

El siliceno se está convirtiendo en la estrella del momento, algo que era de esperar por sus características especiales. Según ha explicado Le Lay en el último congreso de la American Physical Society, el nuevo material no sólo posee una estructura similar al grafeno sino que también comparte buena parte de sus propiedades electrónicas. Mediante técnicas espectroscópicas se ha demostrado que el siliceno posee una estructura de bandas electrónicas similares a las que, en el grafeno, permiten a los electrones moverse velozmente por su interior.Recién estamos dando los primeros pasos en el desarrollo del siliceno. Pero los experimentos realizados hasta ahora demuestran que puede reunir en un mismo material las características del grafeno con la compatibilidad de los componentes semiconductores actuales. Si se logra poner a punto un proceso industrial adecuado para producir siliceno en grandes cantidades y a un coste bajo,seguramente reemplazará al grafeno en buena parte de sus aplicaciones.

CONCLUSIÓN

Me encantaría que pronto saliera al mercado, es solo que el precio quizás pueda ser algo elevado debido a que es considerado como un material de lujo, por sus propiedades ya mencionadas y más que nada por sus aplicaciones, claro, esto será solo en algunos años, ya que después de que siga avanzando la tecnología, nos podríamos llegar a sorprender de los nuevos productos que saquen al mercado.

BIBLIOGRAFÍA:

http://www.neoteo.com/siliceno-el-nuevo-grafeno

http://blogthinkbig.com/grafeno-siliceno/

http://www.abc.es/20110330/ciencia/abci-siliceno-nuevo-material-puede-201103301027.html