EL MATERIAL QUE NO PODIA EXISTIR

el material que no podia existirEl grafeno es uno de esos materiales que hace sólo unos pocos años “no podían existir”; pero que ahora se ha convertido en uno de los temas más candentes en la investigación de nuevos materiales, con centenares de laboratorios y universidades volcados en dilucidar y aprovechar sus sorprendentes propiedades.

El grafeno es, simplemente, una capa cristalina de carbono de sólo un átomo de espesor. Se la ha comparado con una reja de gallinero molecular, en la que cada átomo de carbono se une a tres átomos contiguos formando una pauta de hexágonos, parecida a un panal de abeja.
Hace ya muchos años una estructura semejante aparecía hasta en los libros elementales de física para ilustrar la diferencia entre el diamante y el grafito. En el primero, los átomos de carbono están apilados simétricamente en forma de pequeñas pirámides: La unión entre ellos es muy fuerte en cualquier dirección y de ahí la enorme dureza de esa piedra; en cambio, en el grafito la estructura es planar: Cada capa de átomos mantiene enlaces muy fuertes con los átomos contiguos, pero débiles con las otras capas. Por eso el grafito se exfolia con tanta facilidad.
El grafeno no es más que una simple capa de grafito inconcebiblemente fina. Pero precisamente por estar en el límite de lo imaginable, no puede estudiarse con las técnicas convencionales que se aplican a otros materiales, como el hierro o el cemento. Su comportamiento responde a las leyes de la física atómica, incluidos efectos cuánticos y relativistas. Hay que manejar conceptos exóticos como bandas de energía, fermiones de Dirac, constantes de estructura fina, o efecto Hall anómalo…
En el grafeno aparecen también electrones y “huecos” libres como portadores de carga eléctrica, un concepto familiar para quienes hace cincuenta años estudiaban el comportamiento íntimo de los primeros semiconductores. Eso apunta a la posibilidad de utilizar este material como base para nuevos dispositivos electrónicos. De hecho, sobre grafeno se han fabricado ya transistores de efecto de campo, unos dispositivos electrónicos capaces de conmutar a gran velocidad, y algunos prototipos simples de circuitos integrados. Es sólo cuestión de tiempo que aparezcan los primeros procesadores de grafeno.
Se conoce ya casi una docena de métodos de producción de este material. El más antiguo consiste simplemente en escribir con un lápiz blando: Al rozar sobre el papel, la mina se descama y desprende diminutos fragmentos de grafeno. El que le valió el Nobel de 2010 a André Geim (compartido con Konstantin Novoselov) se basa en arrancar delgadas capas de grafito mediante cinta adhesiva y luego disolver ésta para recuperar las delgadas capas de átomos.
Otros métodos industriales se basan en depósito epitaxial (ir depositando átomos de carbono sobre un sustrato de silicio o metal, como se hace en la fabricación de ciertos semiconductores) o tratamientos químicos a partir de compuestos de sodio, celulosa o la combustión de magnesio sobre hielo carbónico.
La promesa del grafeno se apoya en sus sorprendentes propiedades en muchos campos. De entrada, estas diminutas cadenas constituyen uno de los materiales más resistentes, cientos de veces más que el propio acero. Se han fabricado muestras de “papel de grafeno”, más flexibles, ligeras y duras que el metal. De hecho, éste es uno de los materiales-milagro que ahora investiga la industria aeronáutica.
El grafeno presenta sorprendentes propiedades ópticas. Una capa monoatómica absorbe exactamente el 2,3% de la luz blanca que lo atraviesa. Esta cifra es justo “pi” veces la constante de estructura fina, una de las constantes básicas de la física atómica. Lo cual implica que puede utilizarse como patrón de definición universal de esa cantidad. Además, la aplicación de un campo eléctrico altera sus propiedades ópticas, lo que permitrá aplicaciones que van desde lásers de estado sólido hasta conmutadores optoelectrónicos de gran velocidad.
“La estructura única y la propiedades del grafeno le dan el potencial para impactar en numerosos sectores industriales”, declaró en cierta ocasión Tomas Palacios, primer director del CG, centro de investigación de grafeno del Masasuchets Institute of Technology (MIT).
Sus aplicaciones van de lo más tech a lo más común, del internet ultrarrápido a las plantillas desodorantes para el calzado. Otras posibles aplicaciones son la fabricación de pantallas táctiles (aprovechando su transparencia y alta conductividad eléctrica), sensores de diversos tipos (el grafeno ofrece una gran superficie con espesor casi nulo), células solares flexibles (que quizás podrían “imprimirse” directamente sobre el dispositivo a alimentar), secuenciadores de ADN y condensadores eléctricos de gran capacidad (otras consecuencias de la gran superficie que ofrece el grafeno por unidad de peso). Incluso se ha observado cierto poder bactericida. Quizá en el futuro la envoltura de los tomates del super en lugar de plástico será de grafeno.

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LA ENERGIA DE LAS CIUDADES, UN FACTOR MAS DEL CAMBIO CLIMATICO

cambio climatico
La influencia de las áreas urbanas sobre la circulación de la atmósfera alcanza miles de kilómetros
En la imagen de la Tierra vista de noche, desde satélite, destacan las concentraciones urbanas por la iluminación. / NASA
La energía que se desaprovecha en las grandes áreas urbanas del mundo desarrollado tiene una influencia mucho mayor de lo que se suponía en la circulación atmosférica mundial. No se trata solo de que las ciudades sean islas de calor, sino de que el calor residual de las emisiones del tráfico, la calefacción, el aire acondicionado y las industrias producen cambios en la circulación atmosférica global que explican anomalías observadas a miles de kilómetros de las ciudades, pero no explicadas hasta ahora por los modelos de cambio climático.
Investigadores de varios centros estadounidenses han unido sus fuerzas para incorporar el calor que resulta del consumo de energía de origen fósil a los modelos de clima globales. Han encontrado que los efectos de este factor, tales como el calentamiento en invierno de hasta 1 grado centígrado en Rusia, el norte de Asia y la zona central de Canadá son similares a los que se han observado en la realidad durante la segunda mitad del siglo XX. También explica el enfriamiento de hasta un grado centígrado que se ha observado en Europa occidental durante el invierno.
“La quema de combustibles fósiles no solo emite gases de efecto invernadero sino que también afecta directamente a las temperaturas debido al calor que escapa de fuentes como edificios y automóviles”, explica Aixe Hu, del Centro Nacional de Investigación Atmosférica, (NCAR), que ha participado en el estudio, publicado en Nature Climate Change. “Aunque gran parte de este calor desaprovechado se emite desde las grandes ciudades, puede cambiar los patrones atmosféricos de forma que afecte a las temperaturas a distancias muy considerables
Dado que las mayores concentraciones urbanas se encuentran en el hemisferio Norte, el efecto se produce sobre todo en esta mitad del mundo. Además de las zonas citadas, en China hay un calentamiento de medio grado en invierno, mientras que en otoño el enfriamiento afecta extensamente a Rusia, Canadá, el medio oeste de Estados Unidos, mientras que se calienta el norte de Europa. Entre los cambios observados en la circulación atmosférica está un desplazamiento hacia el ecuador de la corriente de chorro invernal de latitudes medias, la que afecta a Europa occidental.
Aunque el efecto neto sobre las temperaturas medias globales de la energía emitida por las grandes áreas urbanas es prácticamente despreciable, a escala regional este efecto es cuantificable en algunas zonas. El calor residual total producido por la actividad humana constituye solo el 0,3% del calor total transportado en latitudes altas por las circulaciones atmosférica y oceánica, señalan los expertos citados por el NCAR.

“EMBUDO” PARA APROVECHAR MEJOR LA ENERGIA SOLAR

Embudo
Los esfuerzos de la comunidad científica encaminados hacia el objetivo de lograr aprovechar para la generación de electricidad una porción mayor del espectro de la radiación solar que llega a la Tierra, se han visto recompensados recientemente con el surgimiento de un concepto revolucionario y muy prometedor: un “embudo” para la energía solar, basado en materiales operando bajo tensión elástica.
En este concepto desarrollado por el equipo de Ju Li y Xiaofeng Qian del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos, con la colaboración de la Universidad de Pekín en China, el término “embudo” es una metáfora: Los electrones y los “huecos”, separados de los átomos por la energía de los fotones, son conducidos al centro de la estructura por fuerzas electrónicas, no por gravedad como en un embudo corriente.
El material, un compuesto de molibdeno, es una lámina estirada de material delgado, con su centro presionado hacia abajo por una aguja microscópica.
La presión ejercida por la aguja causa una tensión elástica que aumenta hacia el centro de la lámina. Este gradiente de tensión cambia la estructura atómica del modo preciso para “sintonizar” diferentes longitudes de onda de la luz con secciones diferentes de la lámina, abarcando de este modo una porción más amplia del espectro de la luz solar, con la consecuencia de un mejor aprovechamiento energético de la radiación emitida por el Sol.
El concepto del “embudo” para energía solar. (Imagen: Yan Liang / MIT)
La tensión estructural experimentada por un material al ser presionado o estirado no es de una sola clase. Un muelle que se comprime cuando lo apretamos y se expande cuando lo liberamos es un ejemplo de tensión elástica, distinta de la experimentada por una hoja de papel de estaño cuando la arrugamos hasta formar una bolita con ella. El nuevo diseño de embudo de energía solar se basa en controlar con precisión la tensión elástica a fin de gobernar el potencial de los electrones en el material.
Parece evidente que la manipulación precisa de la tensión elástica en los materiales constituye un nuevo y prometedor campo de investigación y desarrollo.

ENERGIA SOLAR ¿CUBRE TODAS LAS NECESIDADES ELECTRICAS DEL HOGAR?

Energia solar
Seguramente has tenido la idea de invertir en paneles solares para tu hogar, sin embargo te enfrentas a la gran pregunta ¿la energía solar puede cubrir todas las necesidades eléctricas de mi hogar?
Bueno, antes de responder a esta pregunta es importante definir cuáles son tus verdaderas necesidades básicas por ejemplo:
• Luz eléctrica
• Refrigerador
• Televisión
• Radio
Esta lista varía dependiendo de cada familia, sin embargo, existe un punto básico que todos necesitamos, la energía eléctrica.
Hay que tomar en cuenta que hoy en día existen muchos hogares cuya fuente de energía es sólo la energía solar, se trata de hogares ubicados en zonas lejanas que no tienen acceso a la red eléctrica, como los hogares del proyecto México Brilla, que ahora cuentan con focos ahorradores alimentados por paneles solares.
La energía solar sí puede cubrir las necesidades eléctricas del hogar, sin embargo, algunos aparatos eléctricos gastan demasiada energía por lo que necesitan estar conectados a la red eléctrica normal.
Puede sonar un poco confuso, por esta razón opté por buscar alguna información acerca de qué es lo que debes hacer para que la energía solar cubra todas las necesidades eléctricas de tu hogar.
La energía solar va de la mano con un hogar sustentable.
Si quieres invertir en energía solar debes iniciar por:
1.- Adoptar un estilo de vida de ahorro.- Si estás acostumbrado a dejar la televisión, el estéreo, la luz y la computadora encendida al mismo tiempo seguramente la producción de energía de los paneles solares no será suficiente. Si tu objetivo es dejar de depender de la red eléctrica el primer paso es ahorrar energía.
2.- Calcular tus necesidades eléctricas.- La manera más sencilla de calcular tu consumo de energía es revisando tus recibos de luz y hacer un promedio de tu consumo del último año.
3.- Calcular cuántos paneles solares necesitas.- Por medio de una calculadora solar, puedes determinar cuántos paneles necesitas para cubrir tus necesidades eléctricas.
Una vez que has disminuido tu consumo de electricidad y conoces cuánta energía gastas podrás calcular cuántos paneles necesitas y cuánto dinero tendrás que invertir.
Ahora que sabes que la energía solar puede cubrir todas las demandas eléctricas de tu hogar siempre y cuando tengas buenos hábitos en el ahorro de energía ¿Te gustaría instalar paneles solares en tu hogar?

INFORME ANUAL 2012

Los duendes de las estadísticas de WordPress.com prepararon un informe sobre el año 2012 de este blog.

Aquí hay un extracto:

4,329 films were submitted to the 2012 Cannes Film Festival. This blog had 22.000 views in 2012. If each view were a film, this blog would power 5 Film Festivals

Haz click para ver el reporte completo.

de mercado electrico Publicado en Cables

DIVIDIR LA LUZ EN SUS COLORES PARA EFICIENTAR LOS PANELES SOLARES

Descomposicion de espectro-solar
Aunque has podido observar que mayoría de los productos de la tecnología moderna son cada vez más rápidos, más eficientes y sobre todo, asequibles, te habrás dado cuenta no pasa exactamente lo mismo con los paneles solares, los cuales en su mayoría solo logran una eficiencia del 20 por ciento y siguen siendo un medio caro para producir energía renovable. Luchando contra éste problema, los investigadores el mundo siguen avanzando con la tecnología que ayuda a que la electricidad solar sea asequible y eficiente.
Para que dividir la luz solar en colores
Se informó acerca de las células solares de NREL y Junction Solar, que afirma que son las más eficientes del mundo al alcanzar hasta un 44 por ciento en la escala de eficiencia, y hoy te damos otro dato de una investigación en la misma línea, que tiene como objetivo superar esto, con paneles solares que tengan hasta un 50 por ciento de eficiencia. Es un proyecto, financiado por DARPA, que pretende hacer uso de nanomateriales para dividir la luz del sol en sus colores constituyentes y luego usar materiales solares especialmente diseñados para cosechar un color específico.
Treehugger establece que, para los últimos años los científicos han estado tratando de manipular la luz a pequeña escala para clasificarla por colores, que luego pueden ser atrapados y guiados a un lugar con capas delgadas de materiales. Si bien esta tecnología hace el mismo trabajo, el problema surge cuando la tecnología se amplía. La nueva investigación nos asegura de que las células solares con la división del nanomaterial, alcanzará una eficiencia de hasta el 50 por ciento, incluso a gran escala, al menos en teoría. Aunque la tecnología todavía está en su infancia y que podría llevar años, si no es que décadas, para llegar a un nivel comercial, esto podría permitir que se produjeran paneles solares a precios competitivos y así reducir el costo de la producción de la electricidad solar.
Estaremos atentos a los avances para que todos podamos tener acceso a la electricidad limpia.

¿COMO SE ENSUCIAN LOS PANELES SOLARES?

Limpieza de  paneles solaresLa suciedad en la superficie de los paneles solares es un fenómeno complejo, que varía dependiendo del clima y el ambiente del lugar donde se instaló el equipo.
Un ambiente seco, por ejemplo, está sujeto a cargas electrostáticas, mientras un entorno húmedo se caracteriza por el impacto de las sales y el polvo transportado por el viento.
Normalmente la suciedad que se genera sobre los equipos solares está formada por una mezcla de elementos orgánicos e inorgánicos, algunos de estos materiales se mantienen en el viento mientras que otros llegan con la evaporación de la lluvia.
En general se considera que son 2 tipos de ambientes los que más promueven la suciedad de los paneles solares.
• En un ambiente muy seco y suelos áridos, los paneles se ensucian por partículas inorgánicas que se mantienen en el viento como polvo u otras impurezas, estas partículas se adhieren al panel por atracción electrostática, el polvo puede generar un desgaste en los materiales del panel, como el silicio, además puede rayar la superficie de vidrio de los módulos.
• En un ambiente fresco, donde la tierra está constantemente húmeda los excrementos de las aves, el polvo, la contaminación urbana y otros elementos orgánicos se acumulan en la superficie del panel y promueven la corrosión del mismo. En las zonas costeras las sales e impurezas transportadas por el viento también pueden generar corrosión en los equipos.
Normalmente la superficie de equipos que están expuestos a la intemperie, como los paneles solares, están hechos especialmente para soportar por un tiempo este tipo de suciedad, por esta razón algunas personas consideran que la lluvia que cae de manera natural es suficiente para limpiar los paneles solares.
Sin embargo, aunque la lluvia puede lavar la suciedad y el polvo de algunos equipos es necesario limpiarlos de manera constante para asegurarse de que no queden manchas de excremento, productos químicos y otros contaminantes que se desplazan con el aire.
Considerando estas razones, sin duda es mejor invertir un poco de tiempo en limpiar los paneles solares que permitir que se desgasten antes de tiempo, pero ¿Cada cuando deben limpiarse?
La frecuencia de la limpieza de los paneles depende de la situación y el entorno en el que estén instalados.
La presencia de grandes industrias, zonas costeras, grandes poblaciones de aves pueden hacer que la limpieza del panel sea mucho más frecuente. En este caso no se puede definir un plazo ya que depende de la frecuencia con que se ensucie el panel, se puede iniciar limpiándolo 2 veces por mes y si la suciedad que se acumula es mínima, se disminuir a 1 vez por mes.
Los paneles instalados en zonas secas y con grandes cantidades de polvo, se deben limpiar periódicamente (1 vez al mes, por ejemplo).