Electricidad con nanotubos de carbono, Grafeno (MIT)

Ingenieros y científicos del MIT han encontrado una nueva manera de generar electricidad. El proceso tiene lugar a partir de ondas termoeléctricas capaces de generar energía, que es transportada mediante nanotubos de carbono por el interior del dispositivo. Este sistema podría servir para desarrollar toda una nueva clase de generadores minúsculos, ideales para utilizarlos en pequeños aparatos electrónicos o incluso dentro de sensores médicos o ambientales.





Los especialistas del Massachusetts Institute of Technology (MIT) han logrado importantes avances al explotar un fenómeno hasta ahora desconocido, pero que podría cambiar la forma en que generamos electricidad. Se trata de un sistema capaz de producir notables cantidades de energía a partir de un diminuto artilugio -bastante más pequeño que un grano de arroz- construido en base a nanotubos de carbono. Esencialmente, el aparato consiste en una serie de nanotubos recubiertos por una capa de combustible. De la misma forma que un cuerpo liviano puede “viajar” por la superficie del océano impulsados por las olas, las ondas térmicas generadas en la superficie de los microscópicos hilos de carbono pueden viajar por ellos y crear una corriente eléctrica. Se trata de una nueva forma de producir electricidad, que podría dar lugar a un nuevo sector de especialización en el campo energético y cuya aplicación practica principal serian -al menos en principio- los dispositivos nanoelectrónicos.



La noticia se dio a conocer mediante un parte de prensa del MIT, y luego fue publicada en medios especializados como Nature Materials. El científico a cargo del equipo que realizó los trabajos es Wonjoon Choi, un estudiante de doctorado en ingeniería mecánica de ese Instituto. En su escrito Choi explica que el proceso de generación de electricidad se produce cuando se recubren los nanotubos con una capa de un combustible de reacción que capaz de producir calor por descomposición. Este combustible entra en ignición cuando es encendido en un extremo de los nanotubos mediante un rayo láser o una chispa eléctrica de alto voltaje. La combustión genera calor, en forma de una onda térmica de rápido movimiento que viaja través de los nanotubos a gran velocidad, aproximadamente unas 10.000 veces más rápido que en cualquier otra reacción química “convencional”. La temperatura se eleva hasta cerca de los 2700 grados centígrados, y el calor generado por la combustión aporta la energía necesaria para que los electrones comiencen a desplazarse a lo largo de los nanotubos de carbono, creando “una corriente eléctrica considerable”.



La cantidad de energía liberada en este proceso es mucho mayor que la prevista por los cálculos tradicionales en el campo de las ondas termoeléctricas. Esto ya fue advertido por los expertos en los experimentos iniciales. Los ingenieros, asombrados por magnitud del pico de tensión eléctrica resultante luego de encender el revestimiento de combustible en los nanotubos de carbono, redoblaron sus esfuerzos para entender al detalle y optimizar este nuevo fenómeno. Existen otros materiales, como los semiconductores, que tienen la propiedad de producir un potencial eléctrico cuando son calentados (el llamado efecto Seebeck), pero se trata de un principio completamente diferente al descubierto en los nanotubos de carbono. Según la explicación de los propios investigadores, en estos dispositivos se produce un “arrastre de electrones”, debido a la capacidad que posee la onda térmica de “llevarlos” con ella a lo largo de los microconductos creados por los nanotubos. Todo esto contribuye para lograr la alta potencia que es capaz de generar el sistema.



Es demasiado pronto para especular sobre los alcances reales de esta nueva forma de generar electricidad, pero dado el pequeño tamaño del dispositivo y su gran capacidad, los científicos creen que estos generadores podrían utilizarse para alimentar minúsculos artilugios destinados a implantarse en el cuerpo humano o como parte de sensores remotos. El equipo de Wonjoon Choi afirma que incluso podrían utilizarse para generar corriente alterna. Sin dudas, se trata de un descubrimiento que podría revolucionar la forma en que alimentamos nuestros aparatos.



Algunos datos curiosos sobre el grafeno:

El grafeno fue descubierto en 2004.
El grafeno es una estructura bidimensional, una capa plana de tan sólo un átomo de grosor, formada por celdas hexagonales.
La distancia entre los átomos de carbono (dentro del hexágono) es de 0.142 nanómetros.
El grafeno es el material más fino del mundo.
El grafeno es también el material más fuerte: 100 veces más fuerte que el acero.
El nombre “grafeno” proviene de del término grafito. El grafito es un agregado de varias capas de grafeno superpuestas.
De hecho, cuando fue descubierto el grafeno, lo hicieron despegando una de las capas del grafito utilizando una simple cinta adhesiva.
El grafito es la sustancia que forma la “mina” de los lápices comunes.
El grafeno es un excelente material conductor de electricidad.
El grafeno es también un excelente conductor de calor.
El grafeno es transparente.
El grafeno es tan denso que ni siquiera los átomos más pequeños (de Helio) pueden pasar através suyo.
Los nanotubos de carbono (o buckytubos) son estructuras tubulares que se forman al enrollarse láminas de grafeno.
También relacionado con el grafeno están las buckyesferas (buckyballs), que son bolas formadas por átomos de carbono en la misma disposición hexagonal (como pelotas de fútbol). Estas bolas y los nanotubos pertenecen a los llamados fulerenos, tercera forma más estable del carbono (tras el diamante y el grafito).

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