Este nuevo nanomaterial puede generar electricidad extrayendo energía de su entorno

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Este nuevo nanomaterial puede generar electricidad extrayendo energía de su entorno

Partículas hechas de nanotubos de carbono triturados (azul) recubiertos con un polímero similar al teflón (verde). / José Luis Olivares, MIT

Ingenieros del MIT han descubierto una nueva forma de generar electricidad mediante el uso de nanomateriales y un líquido. Unas pequeñas partículas de carbono crean una corriente simplemente interactuando con el líquido que las rodea. Los detalles del trabajo fueron publicados en Nature Communications.

El líquido es un solvente orgánico que extrae electrones de las partículas, generando una corriente la cual podría usarse para impulsar reacciones químicas o robots a micro o nanoescala. “El mecanismo y la forma de generar energía son completamente nuevas”, dijo Michael Strano del MIT.

En el estudio, los investigadores demostraron la posibilidad de usar esta corriente eléctrica a fin de estimular una reacción conocida como oxidación del alcohol. Esta es una reacción química orgánica muy importante en la industria química.

Método

Los nanotubos de carbono son tubos huecos hechos de una red de átomos de carbono, que tienen propiedades eléctricas únicas y en 2010 Strano demostró que podían generar “ondas termoeléctricas”. Cuando un nanotubo de carbono se recubre con una capa de combustible, unos pulsos de calor en movimiento u ondas termoeléctricas viajan a lo largo del tubo, creando una corriente eléctrica.

Strano y sus estudiantes descubrieron que, si se recubre parte de un nanotubo con un polímero similar al teflón, se crea una asimetría la cual hace posible que los electrones fluyan de la parte recubierta a la no recubierta del tubo, generando así una corriente eléctrica. Esos electrones pueden extraerse sumergiendo las partículas en un solvente hambriento de electrones.

Con el objetivo de aprovechar esta capacidad especial, los investigadores crearon partículas generadoras de electricidad triturando nanotubos de carbono y transformándolos en una hoja de material similar al papel. Recubrieron un lado de cada hoja con un polímero similar al teflón, y luego cortaron pequeñas partículas de 250 micrones por 250 micrones.

Cuando estas partículas se sumergen en un disolvente orgánico como el acetonitrilo, este se adhiere a la superficie no recubierta de las partículas y comienza a extraer electrones de ellas. “El solvente quita electrones y el sistema intenta equilibrarse moviendo electrones”, explica Strano.

Aplicaciones futuras

La versión actual de las partículas es capaz de generar alrededor de 0,7 voltios de electricidad por partícula. En el estudio, también se demostró que es posible formar matrices de cientos de partículas en un pequeño tubo de ensayo.

Este reactor de «lecho compacto” genera suficiente energía para impulsar una reacción química llamada oxidación de alcohol, en la que un alcohol se convierte en un aldehído o una cetona. Por lo general, esta reacción no se realiza mediante electroquímica ya que requeriría demasiada corriente externa.

En trabajos futuros, Strano espera aprovechar dicho tipo de generación de energía en la construcción de polímeros aplicando solo dióxido de carbono como insumo de partida. En un proyecto relacionado, ya ha creado polímeros con la capacidad de regenerarse a sí mismos utilizando dióxido de carbono a modo de material de construcción, en un proceso alimentado por energía solar.

El presente trabajo está inspirado en la fijación de carbono, que es el conjunto de reacciones químicas usado por las plantas para construir azúcares a partir del dióxido de carbono, empleando la energía del sol.

Asimismo, el enfoque podrá ser usado en el largo plazo para promover robots a micro o nanoescala. El laboratorio de Strano ya ha comenzado su construcción. La idea de poder recolectar energía del medio ambiente y con ella alimentar a este tipo de robots es bastante atractiva

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