Energía inalámbrica

Unos cristales con capacidad de transformar la luz directamente en energía mecánica sin utilizar electricidad como etapa intermedia podrían desencadenar multitud de avances. Por ejemplo, los drones que funcionan con rayos láser podrían reducir el uso de baterías o prescindir de ellas por completo, y el ahorro de peso permitiría capacidades adicionales.

La idea de la transmisión inalámbrica de energía tiene un atractivo desde hace mucho tiempo. Nikola Tesla pasó años intentando desarrollar una forma de alimentar luces sin cables, y tal es su veneración que algunas personas creen que lo hizo, sólo para que la tecnología fuera suprimida. Las propuestas para transmitir al espacio la energía recogida por paneles solares son otra versión que experimenta resurgimientos periódicos.

Sin embargo, normalmente se trata de convertir la radiación electromagnética transmitida en electricidad, que luego se utiliza para alimentar motores o globos luminosos. Desafortunadamente, una de las leyes más básicas de la física es que toda conversión de energía implica cierta ineficiencia. En consecuencia, el profesor Ryan Hayward de la Universidad de Colorado en Boulder busca minimizar las transformaciones necesarias.

"Eliminamos al intermediario, por así decirlo, y tomamos energía luminosa y la convertimos directamente en deformación mecánica", dijo Hayward en un comunicado. La clave de este proceso reside en los cristales orgánicos que se doblan cuando se exponen a la luz.

Hayward lidera un equipo que está utilizando estos materiales fotomecánicos para trabajar de modo que los robots no necesiten llevar baterías consigo, al menos siempre que tengan una línea de visión clara hacia la fuente de luz. Así, un dron propulsado por un rayo láser podría permanecer en el aire durante más tiempo y posiblemente realizar maniobras aéreas más complejas que si tuviera que llevar baterías y otros sistemas eléctricos pesados.

Los materiales fotomecánicos no son nuevos, pero las versiones anteriores eran ineficientes y se rompían con tanta facilidad que eran más curiosidades que la base de máquinas útiles. El equipo de Hayward ha descubierto que los cristales diminutos y muy ordenados de diarileteno pueden funcionar mucho mejor cuando se combinan en mayores cantidades. "Lo interesante es que estos nuevos actuadores son mucho mejores que los que teníamos antes", afirmó Hayward. "Responden rápidamente, duran mucho tiempo y pueden levantar cosas pesadas".

El equipo de Hayward está incrustando conjuntos de cristales en agujeros microscópicos en materiales poliméricos. Descubrieron que esto los hace más robustos y poderosos. Cuando se exponen a la luz, los cristales hacen que el polímero se doble, lo que puede hacer girar un motor. Han demostrado que cristales de 0,02 miligramos pueden levantar objetos miles de veces su peso.

Esto no significa que todos los problemas de la transmisión inalámbrica de energía estén resueltos. Actualmente, el equipo sólo puede hacer que su combinación de cristal y polímero se doble y se doble con exposición a la luz, a medida que los anillos dentro de la estructura molecular de los cristales se abren y cierran. El equipo quiere tener una gama más amplia de capacidades a su disposición. Hayward también reconoce: "Aún nos queda mucho camino por recorrer, especialmente en términos de eficiencia, antes de que estos materiales puedan realmente competir con los actuadores existentes".

El estudio se publica en Nature Materials.