Averiguar cómo reciclar las impresiones comunes de oficina parece haberse convertido en una pasión para los ingenieros japoneses. Si el sistema White Goat que comentamos hace unos días convertía las hojas de papel en papel higiénico, este nuevo producto posee la capacidad borrar los documentos antiguos y reutilizarlos hasta 1.000 veces por cada folio.
La impresora, denominada “PrePeat”, utiliza un cabezal térmico especial sensible al componente plástico de las hojas que permite borrar e imprimir con total calidad. Pero hay un problema, cada impresora tendrá un precio cercano a los 4.000 euros, y las hojas plásticas vendrán en lotes de 1.000 al precio de 2.400 euros, lo que significa un costo de 2,40 euros por cada hoja. Este alto precio significa que sólo las grandes y medianas empresas podrán considerar la compra del PrePeat. Oficinas más pequeñas, así como los consumidores individuales probablemente seguirán con su impresora convencional por ahora.
Científicos de la Universidad de Rice, en Estados Unidos, han desarrollado una técnica de tamaño nanométrico que permite detectar y tratar a nivel individual las células enfermas del organismo. Combinando nanopartículas de oro y láser, los investigadores crearon unas nanoburbujas brillantes que permiten rastrear y diagnosticar las células enfermas y que, a su vez, también sirven para hacer estallar las células enfermas. Éste es un nuevo avance de la nanotecnología aplicada a la salud, una ciencia que promete el desarrollo de tratamientos cada vez más específicos. Por Yaiza Martinez.
Un equipo de físicos de la Universidad de Rice, en Estados Unidos, ha desarrollado una nueva técnica para distinguir células individuales enfermas y destruirlas con pequeñas explosiones.
Según publica la Universidad de Rice en un comunicado, para conseguirlo, los investigadores Jason Hafner y Dmitri Lapotko utilizaron láser y nanopartículas (partículas de tamaño nanométrico, es decir, de una milmillonésima de metro) de oro.
Diagnóstico y tratamiento celular
Las nanoburbujas fueron creadas haciendo incidir pulsaciones láser en dichas nanopartículas de oro. Estas burbujas de corta duración son muy brillantes y se pueden hacer de distinto tamaño variando la potencia de la pulsación láser aplicada.
En las pruebas realizadas, con células cancerígenas, los investigadores descubrieron que podían afinar el láser para crear burbujas pequeñas y brillantes que eran visibles pero no dañinas, y también burbujas grandes capaces de romper las células.
Dado que son visibles bajo el microscopio, las nanoburbujas pueden usarse tanto para diagnosticar células enfermas como para rastrear las explosiones que pueden destruir dichas células. La técnica puede servir asimismo para realizar evaluaciones post-terapéuticas sobre el estado celular.
Según explicaron los científicos en un artículo aparecido en la revista especializada Nanotechnology, este método permitiría, de esta forma, combinar el diagnóstico y el proceso terapéutico y, al mejorar las posibilidades selectivas a nivel celular, ofrecería beneficios significativos para la investigación y la curación.
Hafner afirmó que las propiedades mecánicas y ópticas de las burbujas ofrecen ventajas únicas para aplicaciones biomédicas a nivel de las células individuales, e incluso, para trabajar dentro de las células.
Avance esperado
Según Dmitri Lapotko poder tratar las células de forma individual es uno de los avances más esperados de la nanomedicina. Lo que se ha conseguido con este nuevo paso ha sido provocar efectos localizados dentro de células concretas.
La idea, señala el científico, sería seleccionar y tratar las células enfermas pronto, antes de que la enfermedad progrese hasta el punto de dañar verdaderamente la salud del paciente.
Ya en estudios de laboratorio realizados el año pasado, Lapotko y sus colaboradores del Laboratory for Laser Cytotechnologies del A.V. Lykov Heat and Mass Transfer Institute en Minsk, Belorrusia, aplicaron nanoburbujas a una placa arterial.
Así, constataron que el sistema servía para hacer explotar los sedimentos que bloquean a las arterias. Según Lapotko, las nanoburbujas pueden hacerse funcionar como si fueran auténticos martillos perforadores.
En la investigación actual realizada con Hafner, un profesor de física, astronomía y química de la Universidad de Rice, los científicos han probado el mismo sistema con células leucémicas y células procedentes de cáncer de cabeza y cuello.
A las nanopartículas empleadas les fueron incorporados anticuerpos, para que éstas apuntaran sólo a las células cancerígenas. Los investigadores constataron que la técnica resulta efectiva para la localización y liquidación de las células cancerígenas.
Salud nanotecnológica
En el terreno de la salud, la nanotecnología está resultando ser una ciencia cada vez más prometedora.
En los últimos tiempos, han ido apareciendo interesantes avances que nos acercan a la posibilidad de tratamientos muy específicos, realizados a nivel celular con “aparatos” de tamaño nanométrico.
Así, en 2007, por ejemplo, científicos del MIT consiguieron desarrollar nanopartículas capaces de llegar hasta los tumores a través del flujo sanguíneo, reunirse en ellos y, una vez allí, sólo con la aplicación de un ligero campo magnético, emitir calor para que dichas nanopartículas soltasen medicamentos que llevaban “pegados” con hebras de ADN.
Con este método, podrían generarse tratamientos muy específicos contra el cáncer, sin tener que dañar en absoluto el resto de las células del organismo.
Por otro lado, en 2005, científicos norteamericanos y japoneses desarrollaron nanotubos de platino 100 veces más delgados que el cabello humano, que podían introducirse en las venas para permitir a los médicos intervenir en el cerebro de una persona.
Estos nanocaptores fueron creados, asimismo, para poder estudiar las interacciones entre neuronas, y para el desarrollo de nuevas terapias contra enfermedades neurológicas y tumores cerebrales.
Una flota de robots que se deslizan en forma de planeadores en las profundidades marinas ha sido desarrollada por ingenieros alemanes para el estudio de los océanos. Transmiten datos en tiempo real y pueden ser programados vía satélite, lo que les diferencia de otras generaciones de robots marinos. Alcanzan los 1.000 metros de profundidad y consumen la misma energía que la iluminación de una bicicleta. La primera misión de esta flota se inicia en el Océano Atlántico el próximo mes de marzo y partirá del archipiélago de Cabo Verde.
Una flota de robots marinos desarrollada por ingenieros del Instituto Leibniz de Ciencias Marinas (IFM-GEOMAR) ubicado en Kiel, Alemania, permitirá optimizar el estudio de las profundidades de los océanos, gracias al mejoramiento de distintas tecnologías implicadas en esta especialidad.
La dotación puesta en actividad en Alemania constituye la mayor flota de robots marinos en todo el continente europeo. Estos instrumentos son capaces de explorar los océanos hasta una profundidad de 1.000 metros, pero en su trabajo consumen la misma energía que la iluminación que se utiliza en una bicicleta convencional. El avance fue difundido a través de una nota de prensa del IFM-GEOMAR.
Es así que en los próximos años estos robots serán utilizados para hallar datos que nos permitan comprender mejor muchos procesos que se desarrollan en los océanos. Actualmente, los ingenieros, científicos y técnicos a cargo del proyecto preparan los dispositivos para su primera misión oficial en el Atlántico tropical.
De apariencia similar a los mini-torpedos utilizados con fines bélicos, estos robots se emplearán exclusivamente con objetivos pacíficos. Los robots de buceo, de color amarillo y dos metros de largo, disponen de los elementos más avanzados de la electrónica moderna, como por ejemplo sensores y baterías de alto rendimiento.
Nuevas mediciones e investigaciones
Gracias a estos nuevos dispositivos, los expertos podrán realizar mediciones selectivas en el interior del océano. Vale resaltar que los robots están capacitados para transmitir datos en tiempo real, además de comunicarse con los especialistas mediante teléfono por satélite y ser programados con los distintos parámetros necesarios para cada nueva misión.
Debido a todos estos avances, los nuevos robots representan un importante complemento de las anteriores plataformas de sensores marinos. Es importante recordar que el IFM-GEOMAR comenzó a investigar el océano diez años atrás con las tecnologías disponibles en ese momento, que ahora se verán optimizadas con más de 3.000 de estos nuevos dispositivos, que proporcionarán constantemente datos desde el interior del océano.
Sin embargo, los responsables del proyecto indicaron que aún quedan puntos a mejorar en esta nueva tecnología, ya que todavía es complejo manejar el destino de los robots. Hay que tener en cuenta que estos nuevos dispositivos no tienen motor directo, sino que viajan como planeadores en las profundidades de los océanos impulsándose con sus pequeñas alas.
Llevan adelante un movimiento en zigzag, con ciclos que les permiten movilizarse entre una profundidad máxima de 1.000 metros y la superficie del mar. Cada “planeador” puede llevar a cabo misiones autónomas durante semanas o incluso meses, respondiendo a las comunicaciones establecidas por satélite, en las cuales es posible indicarle un nuevo ciclo o misión.
Equipamiento de última tecnología
Los robots se encuentran equipados con instrumentos especializados para medir la temperatura, la salinidad, el oxígeno y el contenido de clorofila, así como también la turbidez del agua de mar. El IFM-GEOMAR es el primer instituto en Europa en impulsar y adoptar esta nueva tecnología de estudio marino.
Luego de varios intentos fallidos, IFM-GEOMAR fue capaz de desarrollar la flota más grande de este tipo de robots en Europa, con la colaboración de la empresa Teledyne Webb Research Inc. de los Estados Unidos como encargada de la fabricación de los dispositivos.
Ya se ha realizado una exitosa misión de prueba entre agosto y octubre de 2009 en el Océano Atlántico, al sur de las Islas de Cabo Verde. Un robot efectuó mediciones a lo largo de más de 1.000 kilómetros de manera autónoma, y posteriormente fue recuperado por el buque de investigación alemán METEOR. Los datos recogidos pueden cotejarse en la página web de IFM-GEOMAR.
En tanto, ya se realizan los preparativos para la primera misión oficial, que será lanzada a mediados de marzo de 2010 a unas 60 millas náuticas al noreste de la Isla de Cabo Verde de San Vicente. La investigación se desarrollará durante dos meses, tiempo en el cual se investigarán datos físicos y biogeoquímicos del Océano Atlántico, con la colaboración del observatorio TENATSO.
Ingenieros de la Universidad de Princeton desarrollaron en una reciente investigación un nuevo material capaz de producir energía con los movimientos del cuerpo humano, como por ejemplo caminar, correr o respirar. El compuesto combina con éxito caucho de silicona con zirconato de titanato de plomo (PZT), un material cerámico piezoeléctrico de gran eficacia. El desarrollo podría aplicarse en chips destinados a dispositivos médicos (como por ejemplo marcapasos), o en diferentes productos de electrónica portátil.
Un nuevo material para aplicar en chips en base a películas de caucho, desarrollado por ingenieros de la Universidad de Princeton, podría ser de suma utilidad para su empleo en marcapasos, teléfonos móviles y otros dispositivos electrónicos o médicos. Su principal ventaja es que permite aprovechar los movimientos naturales del cuerpo, como por ejemplo respirar y caminar, para producir energía.
El compuesto está conformado por nanocintas de cerámica incrustadas en hojas de caucho de silicona, y se trata de un material que genera electricidad al flexionarse, siendo además altamente eficiente para el proceso de conversión de energía mecánica en energía eléctrica.
Entre las posibles aplicaciones del descubrimiento se encuentra la fabricación de zapatos que incluyan este material, que serían capaces de producir energía mientras la persona camina o corre, alimentando en consecuencia a diferentes dispositivos electrónicos como marcapasos, implantes quirúrgicos, teléfonos celulares o reproductores de audio, por ejemplo.
Otro uso muy importante en el campo de la medicina sería la posibilidad de ubicar un dispositivo confeccionado con este material en la zona de los pulmones, para que aprovechando la respiración pueda alimentar a un marcapasos o cualquier otro accesorio o implante tecnológico colocado con fines terapéuticos. Esto permitiría obviar la necesidad actual del reemplazo quirúrgico de las pilas utilizadas en estos dispositivos.
Silicona y PZT, una alianza eficaz
Un artículo sobre el nuevo material fue publicado recientemente en la edición online de Nano Letters, una revista especializada de la American Chemical Society. Además, la Universidad de Princeton comunicó el avance en una nota de prensa. Vale destacar que la investigación fue financiada por la U.S. Intelligence Community.
El equipo de ingenieros de Princeton es el primero en combinar con éxito silicona y nanocintas de zirconato de titanato de plomo (PZT), un material cerámico que es piezoeléctrico, lo que significa que genera una tensión eléctrica cuando se aplica presión sobre el mismo.
El sentido de la elección del PZT radica en su máxima efectividad y eficiencia, ya que es capaz de convertir el 80% de la energía mecánica que se le aplica en energía eléctrica. En consecuencia, se transforma en el material piezoeléctrico con mejores indicadores energéticos, por lo menos de los conocidos hasta hoy.
Según explica Michael McAlpine, profesor de ingeniería mecánica y aeroespacial en Princeton y director del proyecto, el PZT es 100 veces más eficiente que el cuarzo, otro material piezoeléctrico, lo que permite optimizar al máximo la energía generada al caminar, correr o respirar.
El proceso y las aplicaciones del material
Los investigadores desarrollan en principio nanocintas de PZT, que posteriormente son incrustadas en las hojas de caucho de silicona, creando lo que ellos denominan "piezo-chips de goma". Estos diminutos chips podrían ser los responsables de una verdadera revolución en el campo de los dispositivos electrónicos aplicados con fines médicos, como así también en el terreno de la electrónica portátil.
Teniendo en cuenta que la silicona es biocompatible, y que ya se utiliza para implantes cosméticos y dispositivos médicos, la electricidad generada por el nuevo material podría ser empleada para perpetuar el funcionamiento de los dispositivos utilizados, eliminando a la vez el rechazo corporal.
Además de las aplicaciones mencionadas, las potencialidades del nuevo material abren la puerta a otro tipo de funciones, como por ejemplo el uso de dispositivos de microcirugía. El principal beneficio residiría en la autosustentabilidad energética de los dispositivos a emplearse.
De acuerdo a Yi Qi, un investigador postdoctoral que trabaja junto a McAlpine en este proyecto, los límites del nuevo material aún no pueden conocerse, ya que al mejorar con el tiempo el desarrollo del compuesto se podrán crear dispositivos de distintas dimensiones y se estará en condiciones de incrementar la energía obtenida con este material, abriendo un nuevo campo de aplicaciones para el mismo.
Los investigadores de General Motors han creado un adhesivo extremadamente fuerte que se despega al calentarse. El adhesivo es 10 veces más pegadizo que el Velcro y los pegamentos reutilizables inspirados en las lagartijas que muchos grupos de investigación han estado intentando perfeccionar.
Los polímeros en el adhesivo se vinculan entre sí en cuestión de minutos al calentarse por primera vez. Por tanto, cuando dos piezas de materiales adhesivos se calientan, se acaban uniendo fuertemente. Una vez unidas, hay que aplicar mucha fuerza para hacer que los polímeros se separen, pero se desvinculan fácilmente si se calientan de nuevo. Los investigadores fueron capaces de unir y desunir los polímeros dos veces antes de que perdieran un tercio de su fuerza adhesiva, según un estudio publicado online.
Podemos considerar el material como una especie de “Velcro químico,” afirma Tao Xie, científico de polímeros encargado de dirigir el trabajo en el Centro de Desarrollo e Investigación GM de Warren, Michigan. “La ventaja aquí es que el vínculo es casi tan bueno como el del adhesivo líquido con el que estamos tan familiarizados.”
El adhesivo podría usarse para agregar accesorios a los coches de forma fácil y económica. Xie tiene en mente parachoques intercambiables con formas y colores distintos. Los clientes incluso podrían especificar dónde quieren colocar la radio, el sistema de GPS o los porta vasos.
Mark Geoghegan, dedicado al estudio de adhesivos reversibles en la Universidad de Sheffield, en el Reino Unido, afirma que los adhesivos fuertes e intercambiables podrían facilitar el reciclado de ordenadores y componentes electrónicos, si se utilizaran dichos adhesivos para unir las piezas de los dispositivos. “La separación de estructuras complejas para su reutilización una vez acabado el ciclo vital del dispositivo original no es nada trivial si en su producción original se utilizaron soldaduras,” afirma.
El adhesivo podría usarse en aplicaciones que requieran una unión fuerte pero alterable, como por ejemplo en muebles, juguetes y edificios. Geoghegan habla de oficinas o habitaciones de hotel que podrían ser ajustadas recibir a personas discapacitadas. O, como también sugiere, “imaginemos un concierto de U2, donde los escenarios se ensamblan y desmontan a diario. Podría ser más sencillo utilizar un adhesivo reversible de alto poder en vez de utilizar tornillos.”
El nuevo material está hecho de un polímero con memoria de forma, un plástico duro que se vuelve goma cuando se calienta por encima de cierta temperatura--68 ºC en este caso. Los investigadores injertan una única capa de polímero ramificado sobre la superficie del polímero con memoria de forma. El polímero ramificado contiene moléculas que forman fuertes vínculos de hidrógeno entre sí.
Las moléculas no contactan bien con las otras si las dos piezas del rígido polímero con memoria de forma se presionan una contra la otra, afirma Xie. “Así que las calentamos y después las presionamos juntas, lo que equivale a presionar dos gomas, con lo que el contacto molecular es bueno.” Como resultado, millones de moléculas vinculantes de hidrógeno se conectan entre sí, pegando las dos piezas de polímero. Las superficies permanecen fuertemente unidas cuando el polímero se enfría y se endurece.
La fuera adhesiva del material es de 700 newtones por centímetro cuadrado. El mejor pegamento lagartija, por el contrario, puede soportar una fuerza de 100 newtones antes de despegarse. “La fuerza de adhesión es bastante alta, y la reversibilidad del sistema es intrigante,” señala Jeffrey Karp, bioingeniero en la División de Ciencias de la Salud y Tecnología de Harvard-MIT, encargado del desarrollo de adhesivos médicos inspirados en las lagartijas. Sin embargo, añade, el calor necesario para que funcione podría limitar sus aplicaciones.
Anand Jagota, profesor de ingeniería química en la Universidad Lehigh, afirma que aunque la fuerza del pegamento resulta muy prometedora para aplicaciones de reciclado y fabricación sostenible, aún no lo denominaría como un adhesivo verdaderamente reutilizable. “Un pegamento verdaderamente reversible debería ser capaz de ser utilizado cientos de veces antes de perder sus propiedades.”
El acceso al agua limpia está muy limitado en varias partes del mundo, y mientras que las plantas de desalinización pueden obtener agua dulce de agua salada y salobre, normalmente precisan de grandes cantidades de electricidad o de calor para lograrlo. Esto evitó que la desalinización fuera económicamente viable en las ciudades y países más pobres.
Una spin off de Yale University llamada Oasys está haciendo un esfuerzo para cambiar eso. El profesor Menachem Elimelech y los estudiantes graduados Robert McGinnis y Jeffrey McCutcheon han desarrollado un dispositivo de desalinización novedoso que reduce a un décimo la energía necesaria para purificar agua que exigen los sistemas convencionales.
En muchas partes del mundo, el abastecimiento de agua dulce se ve afectado por el crecimiento de la población, y el aumento de la agricultura, el comercio, la industria y la demanda doméstica. Goldman Sachs calcula que el consumo de agua global se duplica cada 20 años, y en el 2008, el mercado mundial de agua valía $ 522 mil millones, según la empresa de análisis Lux Research.
Actualmente, el método más común de desalinización es la ósmosis inversa, y se espera que el mercado para esta tecnología aumente a una tasa del 10 por ciento anual. La ósmosis inversa involucra forzar una solución a través de una membrana semipermeable usando presión hidráulica o evaporación térmica. La energía necesaria para esto ha forzado formas de pensar nuevas e innovación en las tecnologías de purificación que consumen menos energía. "El impulso primario en que se basa esta tecnología es resolver el meollo de este problema de los costes energéticos", dice Aaron Mandell, jefe ejecutivo de Oasys.
La empresa está utilizando lo que llama ósmosis manipulada. A diferencia de los sistemas convencionales de desalinización, el sistema de Oasys establece un gradiente de presión osmótica en vez de usar presión o calor para forzar al agua a través de la membrana purificadora. El método aprovecha el hecho que el agua fluye naturalmente desde regiones diluidas hacia las que están más concentradas cuando las dos soluciones se separan mediante el material semipermeable, y así se ahorra la energía que se necesita normalmente para que funcione el proceso.
En el sistema de Oasys, se agrega una "solución de arrastre" a uno de los lados de la membrana para extraer agua limpia de la sucia. La solución que usa Oasys está diseñada para ejercer una presión osmótica alta y para que sea fácil quitarla con calor.
"La ósmosis directa no es una tecnología nueva, pero tratar de hallar una solución de arrastre óptima y crear el balance óptimo entre el amoníaco y el cloro es crítico", dice Michael LoCascio, analista senior con Lux Research.
Según Mandell, el mayor desafío fue identificar una solución concentrada que pudiera quitarse de forma eficiente y total. Los detalles de la solución de arrastre de Oasys son un secreto de la compañía pero utiliza gases de amoníaco y de dióxido de carbono disueltos en agua en proporciones específicas. Lo crucial es que la solución puede volver a usarse después de separarla del agua limpia, y la membrana que se necesita es casi idéntica a las que ya se usan en ósmosis inversa. Mientras que otras empresas usan ósmosis directa, Oasys dice que su solución de arrastre hace que su tecnología sea mucho más eficiente.
Actualmente, la ósmosis inversa produce agua a un costo de alrededor de $ 0,68 a $ 0,90 por metro cúbico. Oasys calcula que la ósmosis manipulada sólo costará $ 0,37 a $ 0,44 por metro cúbico una vez que hayan progresado completamente. Hasta ahora, la startup estableció una planta piloto a escala para probar la tecnología al producir un metro cúbico de agua por día. Mandell dice que están recolectando financiación de riesgo que se destinará a progresar de 1.000 a 10.000 metros de agua por día. Sin embargo, esto está muy por debajo de la escala de muchas plantas de desalinización comerciales.
Oasys dice que el primer mercado se centrará en la reutilización de agua residual. El segundo será reprocesar agua residual producida por las industrias de petróleo y gas. En vez de tener que pagar para transportar esa agua, las empresas la podrían tratar in situ utilizando el sistema de Oasys.
Una startup espera poder reducir el coste de la generación de energía con luz solar concentrada mediante el uso de células solares a microescala capaces de utilizar el doble de luz que el resto de paneles, sin tener que hacer uso de componentes ópticos de alto coste o de sistemas de refrigeración. Los paneles fabricados con estas diminutas células, que la compañía Semprius, con sede en Durham, Carolina del Norte, ha desarrollado utilizando una novedosa tecnología de microimpresión, también ofrecen ahorros significativos en cuanto al coste de los materiales. A finales de enero, la compañía anunció un acuerdo conjunto con Siemens para desarrollar sistemas de demostración basados en su tecnología. Semprius tiene previsto empezar la producción a gran volumen de los módulos en 2013.
Al añadir lentes concentradoras a los paneles solares se logra incrementar la cantidad de electricidad que pueden producir. Sin embargo los concentradores fotovoltaicos añaden una gran cantidad de gastos a las instalaciones solares. Los sistemas ópticos por sí mismos son caros y de gran volumen—cuando más grande sea la célula, más grandes tienen que ser las lentes con las que se emparejen. Un tipo de luz más intensa también hay que disipar una mayor cantidad del tipo de calor que provoca la degradación del rendimiento, y para ello es preciso usar disipadores de calor o ventiladores. Aunque el coste se ve parcialmente compensado por la eficiencia de los componentes fotovoltaicos de alta concentración, también limita la energía potencial de este tipo de sistemas de concentración. Los dos principales proveedores de módulos solares concentrados, Amonix y Emcore, venden sistemas basados en células de tamaño convencional capaces de operar a 500 veces la concentración de la luz solar y usando unos costosos sistemas de enfriado.
Los módulos solares de Semprius contienen matrices de células cuadradas de sólo 600 micrómetros en cada lado. Estas células poseen tres capas de semiconductor—cada una de las cuales está basada en arsienuro de galio y absorbe un banda de luz solar distinta—y están fabricadas usando una combinación de grabado químico e impresión, lo que significa que se desperdicia una menor cantidad de material. Son capaces de operar bajo luz solar concentrada hasta 1.000 veces, y utilizando sistemas ópticos de bajo coste. Según los Laboratorios Nacionales de Energía Renovable, la eficiencia de los módulos resultantes va desde un 25 a un 35 por ciento, y pueden proporcionar electricidad por alrededor de 10 centavos por kilovatio hora. La compañía espera que el coste final esté entre 2 y 3 dólares por vatio.
El año pasado, un estudio realizado por investigadores de los Laboratorios Nacionales Sandia en Alburquerque, Nuevo México, sugirió que las células solares a microescala podrían ofrecer varias ventajas en cuanto a coste y diseño. “Se reduce la cantidad de semiconductor necesaria, por lo que se produce un gran ahorro de costes,” afirma Gregory Nielson, científico jefe del proyecto Sandia. “Y con los componentes ópticos se pueden hacer cosas que no podemos hacer con las células de mayor tamaño.”
Las células solares más pequeñas son más eficientes a la hora de disipar el calor. “Cuando las células están por debajo de un milímetro, rechazan el calor de forma tan eficiente que alcanzan la temperatura de un panel solar,” sin necesidad de usar sistemas de enfriado, señala Nielson. Esto de debe a que las diminutas células tienen un porcentaje mucho mayor del área total destinada a los bordes disipadores de calor.
La clave para fabricar las células de Semprius es un proceso de impresión desarrollado por un grupo de investigadores dirigidos por John Rogers, profesor de ciencias de los materiales e ingeniería en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.
Las células solares normalmente se fabrican mediante la construcción de capas activas sobre la superficie de una oblea semiconductora, y después se corta dicha oblea en trozos. El proceso de impresión de Semprius comienza con el tratamiento de las obleas de un modo bastante similar. Sin embargo, en vez de cortarlas, la compañía utiliza técnicas de grabado químico para marcar la superficie de la oblea y crear células a escala microscópica, dejándolas unidas a la superficie de la oblea. Lo principal del proceso de grabado es la inclusión de una capa de sacrificio en el momento de tratar las obleas. El grabador químico corroe esta capa, partiendo las células de la superficie. Después un robot con un sello de polímero se coloca sobre la oblea, recogiendo las células y colocándolas sobre una matriz de soporte de cerámica impresa con contactos eléctricos. El proceso utiliza sólo una fina capa de la superficie de la oblea, que se puede devolver a la fundición para volver a ser utilizada. Cada oblea de cuatro pulgadas se puede usar para producir 36.000 células.
Después sobre cada célula se colocan unas diminutas lentes de bola esférica. “Normalmente se forma un enorme punto en el centro de la célula, pero la lente de bolas distribuye uniformemente la luz,” señala Joseph Carr, director general de Semprius. Estas lentes capturan la luz del sol desde un amplio ángulo. Finalmente, las células se agrupan en matrices de 14 pulgadas, y sobre ellas se colocan unas lentes de silicio capaces de dirigir la luz del sol sobre las lentes globulares más pequeñas. Esto hace que el sistema concentre la luz solar 1.000 veces. Estas matrices se colocan sobre un seguidor de luz para construir módulos solares de 18 por 8 pies.
Semprius tiene planeado otorgar la licencia de su tecnología de impresión para permitir el volumen de producción de los módulos que se espera en 2013. La compañía planea desarrollar sistemas de control del seguimiento solar con Siemens, y desarrollar aún más su tecnología de microimpresión, que es compatible con una variedad de materiales semiconductores, entre los que se incluye el silicio.
