Descubren las propiedades del grafeno para convertir la luz en electricidad

Este hallazgo supondrá una revolución en el campo de la tecnología y la energía solar durante este siglo, comparable a la fabricación del plástico en el siglo XX




Barcelona. (Efe).- Una investigación del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) de Barcelona ha descubierto una nueva propiedad del grafeno: su gran eficiencia en convertir la energía de la luz en electrones y por tanto en corriente eléctrica, lo que supone una revolución en el campo de la energía fotovoltaica.
Los científicos del ICFO, un centro dependiente de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) que tiene su sede en Castelldefels (Barcelona), consideran que este hallazgo supondrá una revolución en el campo de la tecnología y la energía solar durante este siglo, comparable a lo supuso la fabricación del plástico en el siglo XX.
La investigación del ICFO, que ha publicado la revista Nature Physics y en la que ha colaborado el Massachussets Institute of Techology de Estados Unidos, el Max Planck Institute for Polymer Research de Alemania y Graphenea S.L. de San Sebastián, ha demostrado que el grafeno es capaz de convertir un fotón absorbido en múltiples electrones que pueden conducir corriente eléctrica (electrones excitados).
Este prometedor descubrimiento convierte el grafeno, una sustancia formada por carbono puro, en una importante alternativa para la tecnología de energía solar, actualmente basada en semiconductores convencionales como el silicio.
"En la mayoría de los materiales, un fotón absorbido genera un solo electrón, pero en el caso del grafeno hemos visto que un fotón absorbido es capaz de producir muchos electrones excitados, y por lo tanto una señal eléctrica mayor", ha explicado Frank Koppens, líder del grupo de la investigación en ICFO.
Según Koppens, esta característica hace del grafeno el material ideal para la construcción de cualquier dispositivo que quiera convertir la luz en electricidad. En particular, permite la producción de potenciales células solares y detectores de luz que absorban la energía del sol con pérdidas mucho menores.
El experimento ha consistido en mandar un número conocido de fotones a diferentes energías sobre una capa fina de grafeno. "Hemos visto que los fotones de alta energía (por ejemplo, los de color violeta) inducen un mayor número de electrones excitados que los fotones de baja energía (por ejemplo, los infrarrojos)", ha explicado Klass-Jan Tielrooij, investigador del ICFO que ha realizado el experimento.
"En ambos casos siempre era igual o superior al número de fotones mandado. Esta relación nos muestra que el grafeno convierte la luz en electricidad con una eficiencia muy alta. Hasta ahora se especulaba que el grafeno tenía un gran potencial para convertir luz en electricidad, pero ahora hemos visto que es incluso mejor de lo esperado", ha añadido.
"Nuestro próximo reto será encontrar formas para extraer la corriente eléctrica y mejorar la absorción del grafeno. Entonces seremos capaces de diseñar dispositivos de grafeno que detectan la luz de manera más eficiente, dando paso a células solares más eficientes", ha concluido Koppens.
FUENTE: http://www.lavanguardia.com/ciencia...no-para-convertir-la-luz-en-electricidad.html
^^

el cobre de a poco dejara de ser el super conductor.

salitre 2.0

Grafeno

clon_bigoteado dijo:

el cobre de a poco dejara de ser el super conductor.

salitre 2.0

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aprende a leer aweonao, el cobre no tiene niuna weá que ver acá

Y como anda el grafeno en cuanto a costos y disponibilidad del recurso versus el silicio u otros semiconductores?

Podría ser que el precio de las células solares (y paneles) bajara?

el grafeno tiene sospechosamente buenos dias desde que recibe platas ... escucharemos proximamente que si lo diluyes en agua .. mejora la ereccion.

Interesante, pero hay muchas dudas respectos a las bondades del grafeno.
-Este articulo es del 2011 y todavía no se ha hecho nada (esta en fase de investigación, falta mucho para llegar a concretarse)
-Como se obtiene? Se obtiene gracias a la quema (energía) del magnesio metálico y el balance energético final sera rentable?
Como muchos descubrimientos tiene potencial pero necesita maduración (desarrollo) para llegar hacia la comercialización de sus productos.

Primero hay que ver si es realmente rentable o si es solo una buena idea.

Además, si bien, es muy buena la idea para la energia sustentable, habrá que ver si la produccion de este elemento, no termina siendo peor que simplemente producir energia con carbon.

pero es bueno que se siga investigando.

y el otro weon metiendo al cobre en el tema
jajajajajajajaj

sethrox dijo:

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Cata1988 dijo:

y el otro weon metiendo al cobre en el tema
jajajajajajajaj

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que ustedes no tengan pico idea del grafeno no es problema mio, lo que es yo, ya veo que se nos viene otro salitrerazo, sino preguntenle al sitio mineria chilena por que andan tan saltones.

¿Como el salitre sintético con el salitre natural?

En la primera semana de octubre de este año los participantes del mercado del cobre estaban reunidos en su reunión anual en Londres. Los productores estaban eufóricos. Las perspectivas para el mercado no podían ser mejores. Gracias al balance con significativo déficit entre oferta y demanda global –para 2011-2015– se podía esperar varios años de altos precios. Los constructores, los inversionistas en telecomunicaciones y los consumidores industriales de cobre estaban resignados.

En medio de este desbordante optimismo, la Academia Sueca anunció el Nobel para Geim y Novoselov por haber aislado el grafeno. El comunicado de la Academia señalaba que: “El grafeno es una forma de carbono. Como material, es completamente nuevo, no sólo es el más delgado –su ancho tiene la dimensión de un átomo– sino que también es el más duro y resistente. Como conductor de electricidad rinde tanto como el cobre. Como conductor de calor rinde más que cualquier otro material. Es casi totalmente transparente y muy denso. El carbono, la base de toda la vida en la tierra ha sorprendido una vez más”.

Tan sólo algunos participantes de la industria de producción y de consumo de cobre –los más especializados que trabajan en laboratorios y en áreas de desarrollo– sabían de la existencia del grafeno. Es pertinente decir, incluso, que más del 99% de la población mundial –e incluso muchos de los participantes del mercado del cobre– jamás había escuchado la palabra “grafeno”.

Sin embargo, la mención de la Academia Sueca de que el grafeno era tan excelente conductor de la electricidad como lo es el cobre alarmó a los especialistas del mercado de productores. Desde entonces, con la más absoluta discreción, proliferaron las llamadas de los actores del mercado cuprífero a científicos y a ingenieros especialistas en tecnología, electricidad y en física cuántica y del estado sólido, con el objeto de verificar el alcance y la magnitud de una eventual sustitución del cobre por el grafeno.

Cabe señalar, en todo caso, que el aislamiento del grafeno no se hizo con el objetivo de sustituir al cobre.

Simplemente se detectó que el grafeno tiene las propiedades necesarias para sustituir al cobre en la conducción eléctrica que, en principio, se concentraría en los microcircuitos, por la vía de la introducción de los “nanotubos”, uno de los componentes cuasi-unidimensionales del grafeno. En el resto de la conducción eléctrica, la sustitución sería posible, pero faltaría aún más tiempo –¿Decenas de años tal vez? – para concretar las aplicaciones tecnológicas.

La pregunta que surgió en Londres y que aún ronda en el mercado es: ¿Hasta que punto el grafeno es una amenaza de sustitución para el cobre? Por ahora, los participantes de la minería del cobre respiran tranquilos porque el déficit global de cobre persistirá en los próximos cuatro años. Además, aún es temprano para determinar el alcance de los cambios tecnológicos en la conducción de la electricidad.
Sin embargo, en estos tiempos, los cambios tecnológicos corren rápido. Los productores –y los demandantes– no saben que podría pasar con el consumo global de cobre a partir de diez años más, en medio de la introducción masiva del grafeno. Puede que las aplicaciones del grafeno se concentren en áreas diferentes a la conducción eléctrica –bueno para el cobre– o bien, se desarrolle toda una industria de conductores eléctricos en base al nuevo compuesto del carbono. En el intermedio, podría haber varias combinaciones.

Casi el 80% de la demanda global de cobre (15 millones de las casi 19 millones de TM de cobre que se consumen en el mundo) se destina a usos eléctricos de sistemas de potencia o bien a usos electrónicos. De allí surgen las aprensiones respecto de la amenaza de las aplicaciones originadas por el grafeno, que tiene el atributo de ser un excelente conductor eléctrico. Los usos electrónicos del cobre y en los sistemas de potencia y transmisión eléctrica de baja tensión (en transmisión de alta tensión ya fue sustituido por el aluminio) representan la parte medular del consumo de cobre.

Hasta ahora, a pesar de ser más barato y liviano, el aluminio no ha sido capaz de penetrar en el mercado del cobre en los usos electrónicos y eléctricos de baja tensión porque es conductivamente menos eficiente y se sobrecalienta. Por otra parte, la fibra óptica, que también surgió en los ‘70 como sustituto en redes telefónicas, tiene aplicaciones limitadas y en muchos usos es muy cara para sustituir al cobre. Los superconductores (otra alternativa de sustitución) no fueron capaces de desarrollar una tecnología que pueda sustituir al cobre en forma eficiente.

Por otra parte, el cobre también tiene usos mecánicos tales como las tuberías para agua caliente y el aire acondicionado. En tuberías para agua fría, el cobre está siendo reemplazado por el PVC, que es mucho más barato, aunque los plásticos son estimuladores de la producción de bacterias. En tuberías para agua caliente el cobre aún tiene presencia relevante. Hay desarrollos emergentes para el cobre, tales como los autos híbridos y las jaulas para salmones. En este último caso, se aprovechan las propiedades bactericidas del cobre, lo que lo hace cada vez más demandado desde el punto de vista de la conservación ambiental. La utilización del grafeno como sustituto del cobre orientado a usos mecánicos es aún más incierta, pero el nuevo compuesto es tan versátil que también podría ser posible esa sustitución.

En este contexto, los nuevos usos del cobre son mayores a los que su mercado pierde por la actual sustitución. Por lo tanto, en el mediano plazo, la debilidad de la oferta (asociada a la reducción de las leyes minerales y la escasa introducción de nuevos proyectos) y la irrupción de China e India en el mundo con la opción por satisfacer su demanda por infraestructura ha generado expectativas de que se tenga un creciente déficit de cobre en el futuro –aún en medio de la debilidad del consumo en los países desarrollados– lo que ha disparado su precio a niveles históricos, cercanos a US$4/libra. Sin embargo, en el corto plazo, la debilidad puntual de la demanda china podría hacer retroceder al precio a niveles de US$3,60/libra, lo que no impediría que a fines de 2011 el precio del cobre podría alcanzar los US$5/libra.

El cobre es un elemento químico –no un compuesto químicamente sintentizable, como lo era el salitre– lo que lo hace más difícil de sustituir. Siempre tendrá múltiples aplicaciones derivadas del cambio tecnológico. Sin embargo, el grafeno es un compuesto de nueva estirpe, cuya aislación parece algo propio de los métodos derivados la “alquimia” científica del siglo XXI. No se trata del aluminio o de la fibra óptica, que no tuvieron la capacidad para penetrar en el feudo del mercado del cobre: la conducción eléctrica.

En cambio, el grafeno sí tiene las propiedades necesarias para invadir el mercado del cobre. La pregunta es si la tecnología será capaz de producir grafeno en grandes cantidades –lo que aún es técnicamente inviable– y si se podrían desarrollar redes conductoras de electricidad con grafeno, a un costo inferior al que actualmente requieren las redes de cobre. Aún es temprano para validar estas aprensiones, pero hay razones para vislumbrar que las propiedades del grafeno como conductor eléctrico sí podrían tener el potencial para sustituir al cobre en los usos eléctricos y electrónicos.

En 2010, la producción y el consumo global de cobre sería del orden de las 19 millones de TM. Sin introducción del grafeno como sustituto, la producción y el consumo deberían subir a niveles en torno a los 40 millones de TM en 2025. Sin embargo, en presencia de un hipotético escenario en que el grafeno se disemine como eficiente sustituto del cobre, más de la mitad de ese consumo se evaporaría y los precios se irían al suelo, de tal forma que la mayoría de las mineras cerraría. En Chile, gran parte de las mineras de cobre terminarían igual que las de salitre. Sólo sobrevivirían las mineras por debajo de la mediana del cuartil de costos, o bien, las mineras que tienen oro y uranio, como crédito asociado a su calidad de subproducto.

Hasta la fecha, a pesar del alza de los precios, no se vislumbraban amenazas de sustitución para el cobre. Sin embargo, el grafeno tiene el potencial de cambiar esta historia. ¿Es el grafeno una amenaza para el cobre, de tal forma que gran parte de la demanda por cobre orientado a la conducción eléctrica se oriente al grafeno?

¿Puede el grafeno convertirse en el sustituto del cobre? ¿En qué plazo? Por ahora, son preguntas sin respuesta, pero muy probablemente, dado el rápido y vertiginoso cambio tecnológico, en diez años más los empresarios mineros tomarán decisiones de inversión en proyectos cupríferos con parte de estas preguntas ya respondidas.
También existe el escenario –más positivo– de que el grafeno se introduzca en aleaciones de cobre tan sólo para mejorar su conductividad, lo que mejoraría aún más la demanda por cobre.

Lo único que está claro es que el grafeno, de generarse la tecnología para una producción masiva, tendría el potencial de provocar un cambio tecnológico en todos los procesos de producción, que no sólo podría afectar al consumo de cobre, sino también a la estructura de producción de múltiples industrias y servicios, no sólo a la del cobre.

Hasta la Primera Guerra Mundial Chile vivía del salitre natural (Nitrato de Sodio y Nitrato Sódico-Potásico) de origen mineral. El auge salitrero post Guerra del Pacífico 1879-1883 originó una boyante economía que duró hasta la Primera Guerra Mundial y, en menor medida, hasta los años ‘20. El salitre se usaba como fertilizante y como insumo para fabricar explosivos.

A fines del siglo XIX, se empezaron a desarrollar los primeros compuestos de fertilizantes sintéticos, que en un principio eran muy caros. Sin embargo, en 1908 los químicos alemanes Fritz Haber (Premio Nobel de Química 1918) y Karl Bosch (Premio Nobel de Química 1931) sintetizaron el amoníaco y el salitre sintético a un precio razonable, en lo que se conoce como el proceso Haber-Bosch y lo desarrollaron a partir de la Primera Guerra Mundial. En la medida de que se industrializó este proceso, las economías de escala redujeron el precio del salitre sintético hasta niveles muy inferiores a los que se transaba el salitre natural. Haber recibió el Premio Nobel precisamente por sintetizar el amoníaco, del cual se obtenía el salitre sintético, que rápidamente sustituyó al salitre natural porque era más barato.

Consecuentemente, ante la aparición del salitre sintético, la demanda y el precio del salitre natural se derrumbaron. Luego, en 1929-1933 vino la gran depresión y la demanda global por salitre natural simplemente colapsó y nunca se recuperó (la demanda externa por salitre natural cayó al 10% de su nivel pre-crisis). La depresión de la demanda global y de los precios del salitre natural persiste hasta el día de hoy. Últimamente se han descubierto otras aplicaciones del salitre natural, pero de todas formas, ello tan sólo implica una moderada demanda en un contexto que esas minas generan valor agregado porque producen yodo y potasio, mientras que el salitre tan sólo es un subproducto.

Pasaron entre 15 y 20 años desde que se descubrió el salitre sintético hasta que este fue comercialmente relevante y pudiese evaporar la demanda por salitre natural.

¿Puede el grafeno provocar el mismo impacto que el salitre sintético ejerció sobre la cuasi desaparición del salitre? Aún es temprano para saberlo. Todavía no está claro cuales podrían ser los costos de producción del grafeno en grandes cantidades, es incierta la forma en que se manifestaría su aplicación como conductor eléctrico y también es incierto el plazo en el cual se desarrollarán masivamente las primeras aplicaciones, las que se concentrarían en los microcircuitos, por la vía de la introducción de los “nanotubos” de carbono.

Sin embargo, al revés del aluminio, la fibra óptica o los superconductores, el grafeno sí tiene los atributos necesarios para sustituir al cobre. Lo que no está claro aún es cuál sería el camino del futuro desarrollo tecnológico y si la conducción eléctrica sería uno de esos caminos.

http://www.mch.cl/revistas/index_neo.php?id=1521

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y que pasa en el mundo????

COMENZARÁ A DESARROLLARSE EN 2014

La UE invertirá mil millones de euros en el grafeno, el material del futuro

El grafeno, considerado ya como "el material del futuro", es uno de los ganadores del programa FET (Future and Emerging Technologies), un concurso puesto en marcha por la Unión Europea que busca impulsar el desarrollo científico y tecnológico

Los dos únicos ganadores de la subvención de mil millones de euros otorgada por la UE, dependiente del Programa Horizon 2020, han sido la ‘investigación del Grafeno’ y un segundo proyecto dedicado a crear un 'nuevo centro de investigación en el que se tratará de realizar un mapa completo y detallado del cerebro humano’. La inversión estará repartida en diez años y se espera que ambos proyectos comiencen a desarrollarse de forma oficial en 2014.
La investigación del grafeno estará a cargo del profesor Jari Kinaret, de la Universidad de Chalmers (Suecia), además de otros 100 centros de investigación en los que trabajarán 136 científicos (cuatro de ellos premio Nobel), en 17 países, entre los que se encuentra España.
El grafeno es considerado a día de hoy uno de los materiales “imposibles”, algo que parece salido de las mejores películas de ciencia ficción. Se caracteriza por ser uno de los materiales más finos (solo un átomo de grosor), flexibles, fuertes (con una resistencia cientos de veces superior a la del acero) y con mayor conductividad (mejor que el cobre) que existen.“Llamado a revolucionar el futuro, sus aportaciones van desde avances en las telecomunicaciones hasta la fabricación de fármacos contra el cáncer”, así lo asegura el periodista experto en ciencia José Manuel Nieves.
Fueron los exitosos experimentos de dos profesores de la Universidad de Manchester, Andre Geim y Konstantin Novoselev los que hicieron saltar a la fama al grafeno en 2004. Se trata del mismo material del que están hechas las puntas de los lápices. En el año.2010, ambos investigadores recibieron el premio Nobel de Física, en reconocimiento a su trabajo.
Posibilidades “infinitas”
El material del futuro permitirá fabricar chips, ordenadores, tabletas, televisores, teléfonos móviles o papeles flexibles que podremos llevar, incluso, enrollados o doblados en el bolsillo. Se espera que su desarrollo alcance además a la industria farmacéutica, mejorando los dispositivos y técnicas de diagnóstico médico, o al sector aeronáutico, con la fabricación de aviones de bajo consumo.
“La estructura única y la propiedades del grafeno le dan el potencial necesario para impactar en numerosos sectores industriales”, llegó a asegurar Tomás Palacios, primer director del Centro de Investigación de Grafeno del Massachussets Institute of Technology (MIT).
http://www.expansion.com/2013/01/29/empresas/digitech/1359484898.html

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