Ciencia

Energía limpia e ilimitada extraída de un material en 2D

Nicolas Meudt Autor, Hemd & Hoodie

Los científicos han descubierto un agujero en el “material milagroso” del grafeno que podría utilizarse para producir energía ilimitada.

Lamentablemente, este no es un movimiento perpetuo que una vez que empiece nunca parará de moverse y hará todo el trabajo sin ningún aporte energético adicional. Debido a las condiciones físicas de este planeta, es probable que un dispositivo como este no pase de ser una teoría. Sin embargo, los científicos han encontrado un agujero que parece quebrantar las leyes de la física y que algún día podría utilizarse como una fuente de energía limpia e ilimitada.

Para comprender mejor cómo funciona esta nueva fuente de energía, debemos volver al año 2004, en el que dos físicos consiguieron extraer una única capa de átomos de carbono de una pieza de grafito. A este primer material bidimensional se le llamó “grafeno”. En 2010, estos dos científicos recibieron el Premio Nobel de Física por este descubrimiento.

El grafeno existe gracias a fuertes vibraciones

En realidad, la existencia de este material bidimensional es una paradoja. Solo es posible mediante el “agujero” mencionado anteriormente, que es en realidad una fuerte vibración de átomos que otorga al “material milagroso” una tercera dimensión. Este fenómeno se conoce como movimiento browniano e impide que los enlaces entre los átomos de carbono se rompan de modo espontáneo.

Thibado y sus estudiantes utilizan el microscopio de efecto túnel para monitorizar el movimiento del grafeno. Imagen: Research Frontiers – Paul Thibado y Wikipedia – Greg L (CC BY-SA 3.0) – (Montaje)

Un equipo de estudiantes de posgrado, liderado por el físico Paul Thibado, quería investigar la medida precisa de las vibraciones del grafeno. Sin embargo, las fluctuaciones medidas en el estudio no correspondían con los cálculos previos y, según el profesor, los estudiantes comenzaron a creer que “no iban a aprender nada útil” de las vibraciones del grafeno.

Energía extraída con nanotecnología

Sin embargo, los expertos descubrieron que las fluctuaciones de las ondas del grafeno pueden ser lo suficientemente sólidas para generar energía. Esto se debe a que los átomos de un material bidimensional se mueven juntos, a diferencia de los átomos de un líquido que se mueven en direcciones aleatorias, por lo que su energía puede extraerse con la nanotecnología existente.

Por eso, Thibado comenzó a desarrollar un “extractor de energía de vibraciones” que convertiría la energía en electricidad. Imagen: Research Frontiers – Paul Thibado

Thibado comenzó a desarrollar un “extractor de energía de vibraciones” para convertir la energía extraída en electricidad y de este modo poder utilizarla. El dispositivo incluye una hoja cargada negativamente de grafeno suspendida entre dos electrodos de metal. Cuando el grafeno se mueve hacia arriba, induce una carga positiva a los electrodos superiores. A continuación, cuando el material bidimensional se mueve hacia abajo, carga los electrodos inferiores y genera una corriente alterna. El físico ha solicitado hace poco una patente por su generador.

Numerosas aplicaciones posibles

Las piezas de grafeno del laboratorio del físico miden tan solo 10 micrómetros de diámetro, por lo que son tan diminutas que más de 20.000 de estas piezas cabrían en una cabeza de alfiler. A pesar de su tamaño, cada onda del material genera 10 picovatios de energía. Según el profesor, una única pieza sería suficiente para cargar un reloj, sin que ni siquiera muestre señales de estar agotándose.

Algún día, esta fuente de energía de auto-carga podría sustituir la electricidad de los dispositivos biomédicos como los marcapasos, los audífonos y los sensores para llevar puestos.

Por eso Thibado cree que sus generadores ofrecen una gran potencial. Si el físico está en lo cierto, estos generadores podrían permitir a los dispositivos enviar, recibir, procesar y almacenar información en un futuro cercano. Sin embargo, las fuentes de energía microscópicas tienen el potencial de sustituir la energía no solo de los objetos cotidianos, sino también de los dispositivos médicos como los marcapasos, los audífonos o los sensores para llevar puestos.

Foto de portada: Flickr – CORE-Materials (CC BY-SA 2.0) – (Montaje)

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