No momento atual, seguimos para uma tecnologia que desponta o grafeno como o substituto do silício. Podemos definir o grafeno como uma das formas cristalinas do carbono, sim, uma das formas alotrópicas das demais substâncias formadas de carbono, como o carbono diamante, o grafite, no entanto o termo mais aproximado para se definir o grafeno é que é um derivado do grafite. Sendo que o grafite é uma sobreposição de centenas de camadas de anéis benzênicos interligados e o grafeno é formado por uma única camada de anéis benzênicos. 

Para entendermos melhor vejamos o grafite. O grafite pode ser exemplificado conforme a sua forma estrutural como camadas e camadas de anéis benzênicos interligados sobrepostos formando a estrutura esquematizada a seguir.

Já o grafeno é formado por uma única camada de anéis benzênicos interligados formando a estrutura de colmeia como a esquematizada logo abaixo.

Convém salientar que se houver mais de uma camada de benzeno sobreposta uma a outra, já não é mais grafeno e perde a qualidade desse material, permanecendo assim como grafite.

O arranjo da forma hexagonal do grafeno se dá pelo arranjo dos carbonos que se ligam uma as outras por ligações sp2 para formar o anel

Veja a formação das ligações "sp2" no esquema abaixo.

O carbono possui 6 elétrons que podem ser distribuídos nos subniveis s e p. Esses subniveis são preenchidos parcialmente pelos elétrons como mostra a figura 1.

figura 1                                                                                  figura 2

Os orbitais "s" são circulares e os orbitais "p" são em forma de hélice. Os orbitais "s" para se tornarem híbridos se alongam formando os orbitais sp2. o orbital "p" retraem com alteração de sua forma original, formando a estrutura apresentada na figura 2 com orbitais "sp2" híbridos e "p" puro. Assim o átomo de carbono está pronto para se ligar a outro átomo de carbono também hibridizado.

Para formar o anel benzênico outros carbonos hibridizados se juntam à estrutura para formar a forma molecular hexagonal como mostra a figura logo abaixo.

O resultado da estrutura hexagonal com nuvens de elétrons circulando em constante ressonância de alta energia para a estrutura molecular. figura logo abaixo.

A união dos anéis portanto ira formar a estrutura do grafeno como representada na figura abaixo.

Como o Grafeno é Preparado

O grafeno pode ser preparado a partir do grafite que é uma estrutura formada por centenas e centenas de camadas de carbono na forma de anéis benzênicos interligados com o aspecto de uma colmeia. A partir do grafite de múltiplas camadas de anéis benzênicos interligados, sendo retirada camada por camada desses benzenos até ficar somente uma camada ai, temos o grafeno. Um método simples utilizado pelos russos Novoselov  e Geim para a produção de benzeno é a esfoliação mecânica por exemplo; com um lápis de grafite  riscar certa área de uma folha de papel tipo sulfite e depois com um durex ou fita adesiva ir colando esse durex e retirando-o sucessivamente camada por camada até ficar uma única camada que é o grafeno.

Extração do Grafeno Pela Esfoliação ou Cisalhamento em Líquido

Outras técnicas utilizadas especialmente na área de produção industrial que são; utilização da esfoliação mecânica, esfoliação química e deposição química na fase vapor. A produção de grafeno por esfoliação mecânica consiste em retirar com fita adesiva camada por camada de grafite até chegar ao grafeno.  

Outra técnica consiste na  esfoliação em fase líquida, esfoliação a base de água é a esfoliação ultrassônica de alta potência de fase líquida para obtenção de grafeno.

Outro método utiliza solventes tóxicos envolve a deposição química de carbono em um substrato de cobre,

O método CVD é um método por qual se obtém o grafeno colocando  átomos de carbono em fase gasosa no substrato de cobre, esse método é denominado de deposição de vapor químico CVD.  

O Grafeno 2

Outra descoberta que já está em uso é o grafeno 2. Esse grafeno é isotrópico é modificado, cujas propriedades elétricas, mecânicas e térmicas são as mesmas em qualquer direção do material, pois os átomos de carbono formado pelo isótopo de carbono 12 possui a proporção aproximada de 98,9% desse carbono e do isótopo do carbono 13 esta presente na composição na proporção aproximada de 1,1% cujo resultado é produzir maior condutividade térmica.

O grafeno 2 também proporciona a condutividade térmica do material produzido também dependeria dos fônons que são quase partículas do som e do calor, estes em um retículo cristalino sólido produz um quantum de vibração de um retículo cristalino rígido produzindo o aumento do transporte de calor no interior da rede de átomos de carbono.

Dispositivos Spintrônicos

É a eletrônica baseada em spin ou a magnetoeletrônica que explora a propriedade quântica ou a orientação dos elétrons imersos em um campo eletromagnético cujo fluxo de elétrons é de zero e 1 para a faixa de oito bits que aumenta em muito a velocidade dos discos rígidos Hard Drive ou simplesmente de HD.

Primeiramente devemos ter noção do que é um campo eletromagnético promovido por spins. Os spins opostos e um elétron giram em sentido contrários ou seja no sentido horário ou anti horário, nesse caso esses giros geram o campo eletromagnético como esquematizado logo abaixo.

Campo eletromagnético apenas ilustrativo

Num plano ou num material condutor, os elétrons podem ser ordenados com seus spins direcionados conforme o esquema a seguir. 

Essa ordenação dos spins dos elétrons produz um campo eletromagnético como o esquematizado a seguir.

Devemos ter em mente que os qubits; ou seja zero ou um, ou os dois ao mesmo tempo, portanto são aqueles que no nosso caso o grafeno, composto em que as partículas, os elétrons com seus spins provenientes de uma fonte magnética são levados para outra determinada região ou fonte receptora, sendo que a corrente é controlada pelo dispositivo que aprisiona as partículas e as fazem deslocar de um lugar para outro por meio de um imã.