Graphene es una maravilla moderna. Está compuesto por una única capa bidimensional de carbono, pero es 200 veces más resistente que el acero y más conductivo que cualquier otro material, según la Universidad de Manchester, donde fue aislado por primera vez en 2004.
El grafeno también tiene múltiples usos potenciales, incluso en aplicaciones biomédicas, como la entrega dirigida de medicamentos, y para mejorar la vida útil de las baterías de teléfonos inteligentes.
Ahora, un equipo de investigadores de la Universidad de Arkansas ha encontrado evidencia para sugerir que el grafeno también podría usarse para proporcionar un suministro ilimitado de energía limpia. El equipo dice que su investigación se basa en la capacidad del grafeno para “ondularse” en la tercera dimensión, similar a las ondas que se mueven a través de la superficie del océano. Este movimiento, dicen los investigadores, se puede cosechar en energía.
Para estudiar el movimiento del grafeno, el investigador principal Paul Thibado y su equipo colocaron hojas del material sobre una rejilla de cobre que funcionaba como andamio, lo que permitió que el grafeno se moviera libremente.
Los investigadores utilizaron un microscopio de efecto túnel (STM, por sus siglas en inglés) para observar los movimientos, y descubrieron que al reducir el foco para estudiar las ondulaciones individuales se obtenían resultados más claros.
Al analizar los datos, Thibado observó fluctuaciones pequeñas y aleatorias, conocidas como movimiento browniano, y movimientos más grandes y coordinados. A medida que los átomos en una hoja de grafeno vibran en respuesta a la temperatura ambiente, estos movimientos invierten su curvatura, lo que crea energía, dicen los investigadores.
Cosecha de energía
“Esta es la clave para utilizar el movimiento de los materiales en 2D como fuente de energía aprovechable”, dice Thibado.
“A diferencia de los átomos en un líquido, que se mueven en direcciones aleatorias, los átomos conectados en una lámina de grafeno se mueven juntos. Esto significa que su energía puede ser recolectada usando la nanotecnología existente “.
Las piezas de grafeno en el laboratorio de Thibado miden alrededor de 10 micras de ancho (más de 20,000 podrían caber en la cabeza de un alfiler). Cada fluctuación exhibida por una onda individual mide solo 10 nanómetros por 10 nanómetros, y podría producir 10 picowatts de potencia, dicen los investigadores. Como resultado, cada membrana de tamaño pequeño tiene el potencial de producir suficiente energía para alimentar un reloj de pulsera, y nunca se desgastaría o necesitaría cargarse.
Thibado ha creado un dispositivo, llamado Vibration Energy Harvester, que afirma que es capaz de convertir esta energía cosechada en electricidad, como lo ilustra el siguiente video.
Esta fuente de alimentación autocargante también tiene el potencial de convertir objetos cotidianos en dispositivos inteligentes, así como de alimentar dispositivos biomédicos más sofisticados, como marcapasos, audífonos y sensores portátiles. Thibado dice: “El autoapoyo permite implantes biológicos inteligentes, lo que afectaría profundamente a la sociedad”.
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Research to Action © 2018 Time Network (Canada)
Escrito por Rob Smith para weforum Imagenes de REUTERS/Nick Carey, Universidad de Arkansas y Russell Cothren.
