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| Prototipo del nanogenerador. Foto: Georgia Tech, Gary Meek. |
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Consiguen crear un generador de electricidad basado en nanohilos que transforma vibraciones sonoras en electricidad. El objetivo es alimentar sistemas electrónicos implantados dentro del organismo, con ultrasonidos, con las vibraciones que hay a nuestro alrededor, el flujo de sangre… Todo ello sin necesidad de atravesar la piel con cables.
Uno de los instrumentos que podrían ser muy útiles sería un sistema implantado para el seguimiento de los niveles de azúcar del interior del cuerpo, pero los dispositivos ya diseñados se ven lastrados por las baterías, que además de tener que ser reemplazadas periódicamente pueden liberar sustancias tóxicas. Por ello las prestaciones o posibilidades de cualquier dispositivo implantado dependen de la fuente de alimentación. Un sistema permanentemente implantado que se alimente de las vibraciones cotidianas o de un alimentador externo que envíe ultrasonidos sería un gran avance.
Zhong Lin Wang del Georgia Institute of Technology ha creado un sistema de ese tipo. Él y su equipo han trabajado con nanohilos de media micra de longitud de óxido de zinc (no tóxico) que es un material piezoeléctrico, es decir que produce cargas eléctricas cuando se le somete a un esfuerzo mecánico y viceversa. Pueden disponer un «bosque» de estos nanohilos en un substrato de semiconductor de arseniuro de galio o de polímero y sobre ellos un electrodo de silicio corrugado. Cuando los hilos son doblados producen una descarga eléctrica que es recogida.
Si por ejemplo un ultrasonido pasa a través del dispositivo forzará contracciones y extensiones del mismo y los nanohilos se doblarán repetidamente. La carga resultante se transfiere a unas capas metálicas de hacen de contacto y se produce electricidad. Una formación de 500 nanohilos produce un nanoamperio de corriente.
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| Esquema del nanogenerador. Foto: Georgia Tech. |
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De momento el rendimiento de este sistema es muy pequeño y no puede alimentar a un dispositivo real. Por ello esperan mejorar las prestaciones del milivoltio actual al medio voltio mediante el uso de condensadores que acumulen carga y de varias capas de nanohilos más uniformemente dispuestos. Calculan un rendimiento de unos 4 vatios por centímetro cúbico.
No sólo se espera utilizar este tipo de sistema en medicina, si tuviéramos unos dispositivos de este tipo en el los zapatos podríamos generar suficiente corriente como para alimentar los típicos dispositivos portátiles según andamos según Wang. Un reloj de pulsera que no necesite pilas también podría ser una buena opción de uso.
Los detalles de este nanogenerador se publicaron el 6 de abril pasado en Science.
Fuentes y referencias:
Georgia Tech. [1]
Nota de prensa. [2]
Resumen del artículo en Science. [3]