El secreto del material está en el denominado 'efecto Hall no lineal'. Gracias a él, podría generar voltaje transversal sin necesidad de un campo magnético externo

Por R. Badillo

Un material cuántico capaz de generar electricidad por sí solo acerca la posibilidad de desarrollar móviles sin batería y dispositivos electrónicos autoalimentados.

El descubrimiento, publicado en la revista Newton, demuestra que el efecto Hall no lineal puede transformar señales eléctricas alternas del entorno en corriente continua utilizable.

La investigación ha sido liderada por Dongchen Qi equipos se centraron en desentrañar el mecanismo que gobierna este fenómeno cuántico en materiales con propiedades electrónicas poco convencionales.

A diferencia del efecto Hall clásico, identificado en 1879 y ampliamente utilizado en sensores cotidianos, el efecto Hall no lineal permite generar un voltaje perpendicular a una corriente alterna sin necesidad de aplicar un campo magnético externo. Esta característica lo convierte en una herramienta prometedora para la captación de energía ambiental en sistemas electrónicos de pequeño tamaño.

“El NLHE es un fenómeno cuántico sofisticado en la física de la materia condensada en el que se genera un voltaje perpendicular a una corriente alterna aplicada, incluso en ausencia de un campo magnético", explicó Dongchen Qi en un comunicado oficial.

Esta singularidad, según detalla el estudio, permite simplificar los sistemas de conversión energética.


El investigador añadió: "Este efecto nos permite convertir señales alternas directamente
en corriente continua, que es la necesaria para alimentar dispositivos electrónicos.
En principio, significa que sensores o chips podrían funcionar sin baterías, obteniendo energía de su entorno”
.Durante los experimentos, el equipo analizó un material topológico de alta calidad y comprobó que el fenómeno se mantiene estable a temperatura ambiente, un factor determinante para su aplicación práctica.

Asimismo, observaron que tanto la dirección como la intensidad del voltaje pueden regularse ajustando la temperatura del sistema.

"Cuando entiendes qué está ocurriendo dentro del material, puedes diseñar dispositivos para aprovecharlo.

Es entonces cuando los efectos cuánticos dejan de ser abstractos y empiezan a ser útiles, respaldando aplicaciones futuras que van desde sensores autoalimentados y tecnología vestible hasta componentes ultrarrápidos para redes inalámbricas de próxima generación", concluyó Qi al respecto

¿Es posible que la energía eléctrica surja de la nada?

En este mundo donde hay una continua búsqueda de formas de energía renovable, esto podría sonar una locura.

No obstante, una reciente investigación está retando la creencia de generar electricidad de donde menos se piensa. Pero ¿de qué estamos hablando?

Una investigación de la Universidad de Massachusets publicada en la Revista Advanced Materials, revela que cualquier material puede transformarse en un dispositivo recolector de electricidad a partir de la humedad del aire.

Dicho elemento debe contar con “nano poros”, con un diámetro menor a 100 nanómetros.

Los nano poros tienen las siguientes características adecuadas para el experimento:

· Son poros diminutos con un tamaño nano métrico.

· Los orificios se emplean para permitir que el aire y el agua atraviesen el material.

· A medida que el agua entra y sale, se logra generar electricidad que puede recolectarse y usarse.

La particularidad común de los materiales empleados radica en su diseño con nano poros adecuados que posibilitan el paso del aire y el agua.



Además, permite que se produzca un intercambio activo de adsorción-desorción en la interfaz porosa, lo que genera una carga en la superficie del material.

Capturando electricidad de las nubes

De acuerdo con Jun Yao, el autor principal del artículo de investigación, el aire alberga una vasta cantidad de energía eléctrica. Una nube es, simplemente, un conjunto de gotas de agua.

Cada gota posee una carga eléctrica y, bajo las circunstancias correctas, la nube puede generar un rayo. Sin embargo, aún no se ha podido capturar la electricidad de un rayo de manera segura y confiable.

Ante este panorama, los científicos lograron fabricar una mini nube artificial que puede generar electricidad de forma constante y predecible. Este experimento permite su recolección y aprovechamiento.

El ensayo se desarrolló bajo las siguientes consideraciones:

· Previamente se demostró que era posible recolectar electricidad del aire mediante un material especial compuesto de nano cables. Se utilizó la bacteria Geo bacter sulfu rreducens.

· Yao y su equipo descubrieron que el fenómeno de «generación de aire» de los nano cables es en realidad universal.

· Cualquier tipo de material siempre puede recoger electricidad del aire siempre y cuando posea una particularidad definida.

· El material debe contar con agujeros menores a 100 nanómetros de diámetro.

Tras la premisa anterior, se diseñó un recolector de electricidad basado en este principio llamado Air-gen.

Imagen de Unsplash.

Este dispositivo utiliza materiales dotados de diminutos orificios que miden 100 nanómetros o menos.

Los poros facilitan el tránsito de gotas de agua, generando un desequilibrio de carga al interactuar con el material. ¿El resultado? Generar electricidad.

Originalmente, el desarrollo de Air-gen en 2020 se fundamentó en la creación de electricidad a partir de nano cables biológicamente sintetizados. No obstante, se ha demostrado que una variedad de materiales puede replicar este efecto

. El descubrimiento proporciona un enfoque más adaptable y escalable para generar electricidad de la nada.

El dispositivo Air-gen que permite generar electricidad a partir de la humedad del aire, está en una etapa de micro escala.

A pesar de ser un logro importante, no tiene la capacidad, por ejemplo, de suministrar energía a una casa completa.

Asimismo, hay otras iniciativas similares como.

· La Higro electricidad del equipo de investigadores de la Universidad de Campinas en Brasil. Propone una nueva y posible fuente de energía almacenada en la humedad atmosférica.

· El Proyecto Catcher, que también pretende capturar la electricidad desde el aire.

· Electricidad a partir de la nieve en Japón.

Estas perspectivas aportan a la búsqueda de energía sostenible y, por ende, nos dan la esperanza de un medio ambiente más saludable y con menos combustibles fósiles.

Se espera que puedan aplicarse a diversos contextos como hogares, fábricas, ciudades, entre otros.

El dispositivo Air-gen, a pesar de estar en fase experimental, evidencia la transformación de la energía sostenible mediante la generación de electricidad a partir de la humedad del aire.

En conclusión, con más investigación y desarrollo, esta tecnología cambiará definitivamente nuestra vida diaria y ayudará a combatir el cambio climático de manera efectiva.

No es contaminante y se puede producir a bajo coste.

A diferencia de otras fuentes de energía renovable, el Air-gen no requiere luz solar o éolica -también funciona en interiores- y puede generar energía incluso en áreas con humedad extremadamente baja, como el desierto del Sahara.

Y es que algunos intentos de producir electricidad a partir de nuevas fuentes se basan en materias primas increíblemente caras. Sin embargo, la película de nano cables al estar formada por la bacteria Geobacter, es un componente asequible.

Los electrodos sí estaban hechos de pan de oro, pero la sustitución con carbón inerte también funcionó igualmente.

A escala de laboratorio, la densidad de energía de Air-gen es alta en comparación con la mayoría de los actuales dispositivos de energía renovable.

El prototipo produjo 0,5 voltios sostenidos / cm2 en el mejor de los casos, aproximadamente una quinta parte de un panel solar a plena luz solar, con una densidad de corriente de 17 µA / cm2.

El próximo paso es incluir el desarrollo de un pequeño «parche» Air-gen que pueda alimentar dispositivos electrónicos como monitores de salud y estado físico y relojes inteligentes, lo que eliminaría el requisito de las baterías tradicionales.

Incluso se podría aplicar a los móviles para eliminar la carga periódica.

No se debe ser débil, si se quiere ser libre

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