Investigadores de la Universidad de Columbia y Georgia Tech han desarrollado un generador eléctrico de 5 x 10 micras (una micra es la millonésima parte de un metro), el más delgado que se ha logrado hasta ahora.
Invisible para el ojo humano, el dispositivo genera electricidad al doblarlo y desdoblarlo en un fenómeno conocido como piezoelectricidad.
Demostrada en el siglo XIX por los hermanos franceses Jacques y Pierre Curie, la piezoelectricidad es una propiedad de cristales como el cuarzo que, al ser sometidos a una presión, generan electricidad. Pero que durante los últimos años, los científicos la han buscado también en la escala nanométrica.
Ahora todo parece indicar que los investigadores estadounidenses han encontrado la piezoelectricidad en el disulfuro de molibdeno (MoS2). En estado natural se presenta como molibdenita, un mineral primo hermano del grafito. Pero, como le sucede a éste cuando se lo reduce a dos dimensiones para convertirlo en grafeno, el MoS2 reserva otras propiedades. Aunque, en su versión tridimensional, el disulfuro de molibdeno no es capaz de generar electricidad por muy fuerte que se le golpee, reducido a una sóla lámina de átomos de azufre y molibdeno, se convierte en todo un generador eléctrico.
Los investigadores, con la ayuda de un láser, obtuvieron una capa atómica del MoS2 y la colocaron sobre un material plástico (el PET de las botellas de agua). A ambos extremos le colocaron dos contactos metálicos. Al doblarlo, los átomos de los extremos presentaron polaridades opuestas, generando una corriente eléctrica.
Molibdenita
“Este material, con sólo una capa de átomos, puede convertirse en un dispositivo para llevar encima, quizá integrado en la ropa, para convertir la energía de los movimientos de tu cuerpo en electricidad y alimentar sensores o dispositivos médicos”, dice el profesor de ingeniería de la Universidad de Columbia, James Hone.
Siendo un nanogenerador, sus prestaciones también son nano, pues consiguieron una corriente con un voltaje de 18 milivoltios y una potencia de 55,3 femtovatios (un fW es equivalente a la mil billonésima parte de un vatio). No es mucho, pero el rendimiento se podría aumentar añadiendo más láminas de MoS2 a la pila.
Los investigadores comprobaron algo que ya habían predicho: la piezoelectricidad de este material a escala nano sólo se presenta cuando se opera con números impares de capas. Si usaban dos, cuatro o seis láminas del material, las polaridades se anulaban y cesaba la corriente.
Lo que también observaron los ingenieros es que la corriente aumentaba según la presión que aplicasen sobre el material. El flujo entre los dos extremos o polos oscilaba según se doblara o se desdoblara la lámina. Además, el material se demostró muy resistente. Frente a otros materiales, como las nanofibras de cerámica, que pierden capacidad piezoeléctrica con un estrés mecánico continuado, el MoS2 mantenía sus prestaciones después de 300 minutos de doblarlo y desdoblarlo.
“Se trata del primer trabajo experimental en este campo y un ejemplo elegante de cómo el mundo se hace diferente cuando el tamaño de los materiales se reduce a la escala de un simple átomo. Aún no hay una aplicación concreta para el generador eléctrico más fino del mundo, pero las posibilidades son muchas: biosensores, nanorobots o tejidos inteligentes,” agrego.
Referencia: Nature