Un novedoso dispositivo basado en el efecto túnel convierte en electricidad el calor ambiental
¿Sabías que, cada segundo, millones de gigavatios de energía se pierden a falta de alternativas para captarlos? Se trata de la radiación infrarroja que se emite en todo momento y lugar que absorbe la luz del sol, como el océano o la superficie de la tierra. Conscientes de ello, científicos de Arabia Saudí acaban de dar el primer paso para que este potencial se aproveche. Para ello, han desarrollado un innovador dispositivo que se vale del efecto túnel para transformar en electricidad apta para su uso esa energía o el calor residual de cualquier proceso industrial.
La manera de abordar el desafío estaba clara para este equipo de la King Abdullah University of Science and Technology (KAUST): tratar el calor infrarrojo como ondas electromagnéticas de alta frecuencia. Con las antenas adecuadas, estas son enviadas a un rectificador cuyo papel no es otro que convertir las señales alternas en corriente apta para cargar baterías o alimentar dispositivos.
Sin embargo, tenerlo claro no significaba que fuera fácil. Con longitudes de onda tan pequeñas como las de las emisiones infrarrojas, las antenas deben crearse a escalas micro o nano, lo que dificulta y mucho la operación. A esto se añade otro bache a salvar: la velocidad de oscilación de las ondas supera en miles de veces la del movimiento de los electrodos por parte de un semiconductor típico. "No hay un diodo comercial en el mundo que pueda operar a una frecuencia tan alta", agrega al hilo el líder del proyecto, Atif Shamim.
Pese a lo descrito, la respuesta se halló en el efecto túnel, un fenómeno cuántico por el que las partículas burlan las normas de la mecánica clásica que, ahora, se ha puesto en práctica en este diseño. Así, con el esquema de los sistemas de tunelación en mente (esto es, diodos de metal-aislante-metal), los científicos crearon una nanoantena en forma de pajarita que, básicamente, reproduce el proceso, ahora con dos brazos metálicos en cuyo centro queda una fina capa aislante.
Con esta aproximación, no solo se logró generar los campos necesarios para el efecto túnel. Además, el dispositivo pasó las ondas infrarrojas a corriente mediante el movimiento de los electrones a través de una barrera de solo un nanómetro de espesor que, precisamente por eso, pudo manejar señales de alta frecuencia en cuestión de femtosegundos.
Tras superar la fase más compleja del proyecto, el solapamiento a escala nano de los dos brazos de la antena, las pruebas practicadas dieron aliento al equipo. Estas demostraron ya su capacidad para capturar la energía de la radiación, aunque los científicos tendrán que seguir trabajando para perfeccionar su idea. El esfuerzo está justificado, tanto por la cantidad de energía limpia disponible, como por el hecho de que esta está libre de intermitencias. El calor del infrarrojo se puede capturar las 24 horas del día. De ahí, la satisfacción y las expectativas de este equipo. "Este es solo el principio, una prueba de concepto", apuntan desde KAUST antes de avanzar que "podríamos tener millones de dispositivos como este conectados, para incrementar la generación de electricidad".
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