6.12: Grafeno

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El poliacetileno es una cadena 1d de átomos de carbono, cada uno aportando un electrón en un orbital atómico fronterizo. También es posible formar láminas 2d de átomos de carbono con un solo electrón en sus orbitales atómicos fronterizos. Véase por ejemplo grafeno en la Figura 6.13.1. \(^{†}\)

Captura de pantalla 2021-05-25 a las 16.39.37.png — Figura\(\PageIndex{1}\): El grafeno es una lámina 2d de átomos de carbono hexagonales. Los electrones en los orbitales atómicos fronterizos se encuentran por encima y por debajo del avión.

El grafeno también se puede enrollar en cilindros para formar nanotubos de carbono, estructuras únicas que consideraremos en detalle más adelante en la clase.

La celda unitaria de grafeno contiene dos átomos de carbono marcados con 1 y 2 en la Figura 6.13.2. La red se genera desplazando la celda unitaria con los vectores de celosía primitivos\({\bf{\tilde{a_{1}}}} = a_{0}\left( -\sqrt{3}/2,3/2 \right)\) y\({\bf{\tilde{a_{2}}}} = a_{0}\left(\sqrt{3}/2,3/2 \right)\), donde\(a_{0}\) está la longitud del enlace carbono-carbono.

Captura de pantalla 2021-05-25 a las 16.43.26.png — Figura\(\PageIndex{2}\): Una red de grafeno que muestra los vectores de celda unitaria y celosía primitiva.

\(^{†}\)En grafeno se forman\(\pi\) orbitales extendidos por encima y por debajo del plano de una lámina de átomos de carbono hexagonales, aumentando la rigidez de la estructura y potenciando el transporte de carga.