La propiedad del grafeno que podría generar energía limpia e ilimitada

Hasta hace algunos años el grafeno era un material imposible, y hoy no hacemos más que maravillarnos con la cantidad de aplicaciones que le han descubierto. Sin embargo, ninguna resulta tan prometedora como la que abordamos hoy. Una nueva investigación de la Universidad de Kansas, en los Estados Unidos, reveló que la ondulación del grafeno genera un fenómeno físico a escala atómica que podría aplicarse como una forma de producir energía barata y prácticamente ilimitada.

grafeno malla

 

Del grafito al grafeno.

En este punto todos conocemos el grafito, un material negro con base en el carbono que, al combinarse con un material cerámico, hace posible la fabricación de la parte central de un lápiz.

Los trazos que aparecen en la superficie del papel no son más que hojas de átomos de carbono dispuestas en un patrón hexagonal. Toda vez que estas hojas no están conectadas, se deslizan fácilmente una sobre otra.

Durante mucho tiempo, los investigadores se preguntaron si era posible aislar estas hojas de grafito unas de las otras, en otras palabras, lograr que un plano bidimensional hexagonal de carbono se sostuviera por su cuenta.

En el 2004, un equipo de físicos de la Universidad de Manchester logró lo que parecía imposible hasta entonces, aislando hojas de un trozo de grafito con apenas un átomo de grosor. Para existir, este material de dos dimensiones tuvo que engañar a las leyes de la física de alguna forma, actuando como un material en tercera dimensión para tener algún grado de robustez. El truco implica utilizar la vibración aleatoria de los átomos, proporcionando a la hoja de grafeno en dos dimensiones una tercera dimensión accesible.

carbono arcoiris

 

El objetivo principal: la vibración del grafeno.

En resumen, el grafeno es posible porque no es perfectamente plano, pero vibra a un nivel atómico de tal forma que sus enlaces no se rebelan de forma espontánea. Por su parte, el equipo de físicos de la Universidad de Arkansas tenía como objetivo principal la simple observación de la vibración del grafeno.

Para medir de forma precisa el nivel de esta ondulación, el físico Paul Thibado y su equipo dispusieron hojas de grafeno en una gran cantidad de cobre que hizo las veces de soporte, esto con el fin de dar seguimiento a los cambios en las posiciones de los átomos usando un microscopio de efecto túnel.

Aunque lograron registrar el balance de los átomos en el grafeno, los resultados no encajaban en ningún modelo esperado. No eran capaces de reproducir los datos entre una prueba y otra.

Paul Thibado

Paul Thibado, fotografía Universidad de Arkansas.

Un “vuelo de Levy” a nivel atómico.

Los alumnos de posgrado creían que el estudio no revelaba ningún tipo de utilidad, que no podrían realizar ninguna clase de conclusión a partir de los datos obtenidos. Sin embargo, Thibado se preguntaba si estaban abordando el problema de la forma equivocada. Conduciendo el experimento hacia una dirección distinta, el grupo separó cada imagen en “sub-imágenes”, para observar a una escala más pequeña. A gran escala, estos datos ocultaban los distintos patrones.

“Cada zona de una sola imagen, cuando se visualizaba a lo largo del tiempo, produjo un patrón más significativo”, explicó Thibado.

Esos patrones de diminutas fluctuaciones aleatorias que se combinan para formar cambios repentinos y dramáticos se conocen como “vuelo de Levy”. Y aunque anteriormente se han observado en sistemas complejos de biología y clima, esta es la primera ocasión en que son localizados a una escala atómica.

 

La sorpresiva generación de energía.

Al medir la tasa y escala de estas ondas de grafeno, Thibado supuso que sería posible aprovecharlas como una fuente de energía a temperatura ambiente. Mientras la temperatura del grafeno hace posible que los átomos se desplacen de forma desconcertante, sigue ondulando y doblándose.

Pero cuando se colocan electrodos en ambos extremos de este grafeno, se presenta una pequeña tensión de cambio.

De acuerdo con los cálculos del equipo, un solo trozo de grafeno de 10 x 10 micrones sería capaz de producir 10 micro-watts de energía. Dado que más de 20,000 de estos cuadros de grafeno caben en la cabeza de un alfiler, una diminuta cantidad de grafeno a temperatura ambiente sería capaz de impulsar un reloj de pulso de forma indefinida.

Sin embargo, una de las aplicaciones más llamativas son los implantes biológicos, que tendrían la posibilidad de funcionar sin pesadas baterías.

 

Un experimento prometedor.

Sin duda alguna se trata de un descubrimiento prometedor, pero se ocupa una investigación mucho más profunda para definir si las posibles aplicaciones resultan prácticas.

La buena noticia es que Thibado ya está colaborando con científicos de la US Naval Research Laboratory para ver si pueden sacar adelante el concepto.

Quizá estemos atestiguando el nacimiento de un nuevo campo de dispositivos electrónicos. La investigación puede encontrarse en Physical Review Letters.

Ciencia
  • Wyatt Earp Nov 29, 2017

    “sería capaz de impulsar un reloj de pulso de forma indefinida”
    Quien te conoce entropia?

    • Max_Stirner Nov 29, 2017

      Que sea capas de impulsar un reloj de manera indefinida no significa que el reloj sea eficiente. Osea, El grafeno podria generar energia “infinita” pero esta si o si se perdera porque el calor y la expulsion de fotones de los atomos lo requiere.

  • Trapizomba Nov 29, 2017

    En mi casa obedecemos las leyes de la Termodinámica

  • Mad Mike Nov 29, 2017

    No creo en la ciencia.

    • Dr. Cerebro Nov 30, 2017

      No te preocupes, la ciencia tampoco cree en ti.

    • La Ciencia Nov 30, 2017

      Así es, no creo en tí.

  • rolarquia Nov 29, 2017

    Que bueno que dicen practicamente ilimitada, ojala algun dia pueda existir tal cosa pero por ahora esas palabras juntas son un oximoron y cuando un estudio cientifico dice eso se puede saber la veracidad de tal.

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