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15 octubre 2014 3 15 /10 /octubre /2014 16:16

Muestra de disulfuro de molibdeno usada en el estudio.

Muestra de disulfuro de molibdeno usada en el estudio.

 

 El 'nanogenerador' eléctrico ultrafino y enrollable

 

    Generan corriente eléctrica mediante deformación mecánica en disulfuro de molibdeno, un material bidimensional como el grafeno
    Podría usarse para fabricar generadores microscópicos integrados en la ropa

15/10/2014 elmundo.es

 

El grafeno, sintetizado por primera vez en 2004, abrió la puerta a una nueva generación de prometedores materiales bidimensionales (de un átomo de grosor) con los que, según los científicos, se fabricará la tecnología del futuro. Permitirán desarrollar dispositivos eléctricos y ópticos ultrafinos que podrán enrollarse o ser incorporados en la ropa o en las paredes.

Una investigación publicada esta semana en la revista Nature supone un nuevo avance para acercar al presente esos materiales del futuro. En concreto, el trabajo se ha centrado en el disulfuro de molibdeno (MoS2), otro prometedor material que, como el grafeno, es muy flexible.

Por primera vez, los científicos han logrado demostrar las propiedades piezoeléctricas en este material. Es decir, han logrado generar corriente mediante deformaciones mecánicas en disulfuro de molibdeno. El resultado, aseguran, es el generador eléctrico más delgado que se ha logrado hasta ahora.

 

Este material, proponen, podría usarse para fabricar generadores eléctricos microscópicos, integrados por ejemplo en la ropa, que transformarían la energía del movimiento de nuestro cuerpo en electricidad. Estos generadores podrían cargar sensores portátiles, dispositivos médicos, e incluso el móvil.

«Lo realmente interesante es que hemos descubierto que un material como el MoS2, que no es piezoeléctrico en forma bruta [tridimensional], puede convertirse en piezoeléctrico cuando se reduce a una capa de grosor atómico [bidimensional]», afirma en una nota de prensa Lei Wang, investigador del Georgia Institute of Technology y coautor del estudio, en el que también participan científicos de la Universidad de Columbia (EEUU).

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Complemento al grafeno

Según explica Rafael Roldán, investigador del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (CSIC) especializado en disulfuro de molibdeno, el MoS2 se encuentra en la naturaleza, en el mineral molibdenita, utilizado muy a menudo como lubricante industrial: «Al igual que el grafito [del que se extrae el grafeno], se puede obtener fácilmente una monocapa de MoS2 usando la técnica de la cinta adhesiva introducida por Andre Geim y Konstantin Novoselov para fabricar grafeno por primera vez». Pero también hay diferencias: «El MoS2 es un semiconductor, mientras que el grafeno suele comportarse como un metal». Se trata, por tanto, de materiales complementarios.

Una monocapa de disulfuro de molibdeno, explica, «consiste básicamente en una red triangular de átomos de molibdeno (Mo) que se encuentra encapsulada entre dos redes triangulares de átomos de azufre (S), formando un cristal con estructura de sandwich».

En su opinión, este trabajo supone «un avance muy importante en la física de materiales, ya que este grupo ha conseguido explotar dos propiedades fundamentales de estos cristales que son, por un lado, su gran elasticidad, que permite estirar o contraer el material sin que se rompa y sin perder su estructura cristalina, y la gran sensibilidad de las propiedades electrónicas y ópticas de estos cristales a la tensión aplicada». Esto les ha permitido convertir energía mecánica en energía eléctrica, demostrando sus propiedades piezoeléctricas, aclara a EL MUNDO a través de un correo.

Elsa Prada, investigadora Ramón y Cajal del departamento de Física de la Materia Condensada de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), recuerda que «el campo de investigación del grafeno pronto pasó a ser conocido entre los investigadores como 'grafeno y otros materiales bidimensionales (2D)' porque su descubrimiento inspiró la búsqueda de otros materiales que también se pudiesen laminar y, por tanto, reducir a una o varias capas de un átomo de grosor».

Aunque considera que «el grafeno sigue siendo la estrella porque es el que más propiedades asombrosas posee y es el más versátil, nuevos materiales bidimensionales han sido sintetizados» desde que fue descubierto, como el nitruro de boro hexagonal, el disulfuro de molibdeno, el bismuto bicapa o el fosforeno. «Cada uno de estos materiales 2D tiene propiedades concretas que los hacen mejores que el grafeno para ciertas aplicaciones», relata. Además, «pueden combinarse unos con otros, a modo de sandwiches, para generar nuevos dispositivos».

Posibles aplicaciones

Entre las aplicaciones que podría tener la investigación sobre MoS2, Roldán destaca la posibilidad de producir electricidad sin necesidad de ninguna fuente externa: «Uno podría imaginar células flexibles hechas con MoS2 que, al estar incorporadas a nuestra ropa, irían generando electricidad (que podríamos usar, por ejemplo, para cargar la batería del móvil) a medida que la célula se va doblando y tensionando con el movimiento». También se está investigando «su utilización en dispositivos nano-electrónicos delgados». Sin embargo, el campo que más le interesa y en el que él trabaja es el del diseño de células fotovoltaicas altamente eficientes, que puedan absorber un amplio rango de energía solar».

Por su parte, Amador Menéndez Velázquez, investigador del Instituto Tecnológico de Materiales de Asturias (ITMA), cree que «el potencial de esta tecnología es muy alto, aunque a día de hoy las eficiencias no son tan altas».

«Si podemos aprovechar la energía del movimiento cuando caminamos o, por ejemplo, transformar la energía mecánica (esa que producimos cuando golpeamos la pantalla del smartphone para escribir) en energía eléctrica podemos extender la duración de sus baterías y alejarnos un poco del cargador», sostiene Menéndez. En su opinión, estas tecnologías «tendrán un gran impacto, especialmente en electrónica de bajo consumo»

 

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  • : Ecología y sostenibilidad socioambiental, énfasis en conservación de ríos y ecosistemas, denuncia de impacto de megaproyectos. Todo esto es indesligable de la política y por ello esta también se observa. Ecology, social and environmental sustainability, emphasis on conservation of rivers and ecosystems, denounces impact of megaprojects. All this is inseparable from politics, for it, the politics is also evaluated.
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  • Biólogo desde hace más de treinta años, desde la época en que aún los biólogos no eran empleados de los abogados ambientalistas. Actualmente preocupado …alarmado en realidad, por el LESIVO TRATADO DE(DES)INTEGRACIÓN ENERGÉTICA CON BRASIL
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