Conjuntos de nanoantenas flexibles capaces de capturar mucha energía solar
(NC&T) Si bien todavía se necesita desarrollar métodos que conviertan la energía en electricidad utilizable, las hojas podrían fabricarse como "pieles" ligeras capaces de energizar todo tipo de máquinas, desde los automóviles híbridos a los iPods, con mayor eficacia que las tradicionales células solares. Las nanoantenas también tienen el potencial de actuar como dispositivos de enfriamiento que absorban el calor emitido por edificios o por componentes electrónicos, sin tener que usar electricidad para ello.
Las nanoantenas tienen como objetivo los rayos del infrarrojo medio, que la Tierra radia continuamente como calor después de absorber la energía del Sol durante el día. En cambio, las células solares tradicionales sólo pueden usar la luz visible, quedando inactivas al llegar la oscuridad. La radiación infrarroja es una fuente de energía especialmente rica porque también se genera por infinidad de procesos industriales.
Steven Novack, físico del Laboratorio Nacional de Idaho, dirigió el equipo de investigación, que incluyó al ingeniero Dale Kotter del mismo laboratorio, W. Dennis Slafer de la empresa MicroContinuum, Inc. (Cambridge, Massachusetts) y Patrick Pinhero, ahora en la Universidad de Missouri.
Las nanoantenas son diminutos cuadrados o espirales estructurados en una forma especialmente tratada de polietileno, material utilizado en las bolsas de plástico. Aunque se han inventado con éxito otras antenas que captan energía de regiones de frecuencias más bajas del espectro electromagnético, como las microondas, los rayos infrarrojos han demostrado ser más difíciles de capturar.
Los investigadores estudiaron el comportamiento de varios materiales, incluyendo el oro, el manganeso y el cobre, bajo los rayos infrarrojos, y utilizaron los datos de los resultados para construir modelos informáticos de las nanoantenas. Encontraron que con los materiales, la forma y las dimensiones correctas, las nanoantenas simuladas pueden captar el 92 por ciento de la energía en las longitudes de onda del infrarrojo.
Luego el equipo creó los prototipos reales para probar sus modelos teóricos previos. Primero, utilizaron los métodos de producción convencionales para grabar una oblea de silicio con el patrón de las nanoantenas. Las nanoantenas basadas en el silicio concordaron en lo esencial con las simulaciones por ordenador, absorbiendo más del 80 por ciento de la energía en el segmento de interés del espectro electromagnético. Luego emplearon un proceso para reproducir el mismo grabado de las nanoantenas en hojas delgadas de plástico. Aunque el prototipo de plástico todavía se está probando, los experimentos iniciales sugieren que también captura la energía en las longitudes de onda infrarrojas esperadas.
