5. Nanotecnología en La Producción de Energía

NANOTECNOLOGÍA EN LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA
INTOD!CCI"N#
1. Definición: La nanotecnología es el estudio, diseño, creación, síntesis,
manipulación, y aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del
control de la materia a nano escala, y la explotación de fenómenos y propiedades de la
materia a nano escala. Cuando se manipula la materia a escala tan minscula como la
de los !tomos y moléculas, demuestra fenómenos y propiedades nunca antes vistas. "or
eso lo utili#an los científicos para crear aparatos, sistemas y materiales de $a%o coste y
con propiedades nicas. La nanotecnología promete soluciones m!s eficientes para los
pro$lemas am$ientales, así como para la producción de energía.
$. Aplicaciones: Actualmente se están utilizando las nanopartículas en un buen número
de industrias: para usos electrónicos, magnéticos y optoelectrónicos, biomédicos,
farmacéuticos, cosméticos, energéticos, catalíticos, textil y en la ciencia de los materiales.
Los productos ue actualmente se encuentran disponibles son: nue!os sensores para
aplicaciones en la medicina, en el control medioambiental y en la fabricación de productos
uímicos y farmacéuticos, me"ores técnicas foto!oltaicas para fuentes de energía reno!able,
materiales más ligeros y más fuertes para la defensa, las industrias aeronáutica y automó!il
y aplicaciones médicas, en!olturas #inteligentes# para el mercado de alimentos, ue dan a
los productos una apariencia de alimento fresco y de calidad, tecnologías !isuales ue
permiten pantallas me"ores, las llamadas técnicas de diagnóstica #Lab$on$a$c%ip#, cremas de
protección solar con nanopartículas ue absorben los rayos &', gafas y lentes con capas
resistentes e imposibles de rayar, y aparatos tan di!ersos y comunes como impresoras,
airbags, etc., cuyas !ersiones más modernas contienen componentes logrados a tra!és de la
nanotecnología. Las futuras aplicaciones en ue se están experimentando continuos a!ances
son: energías alternati!as, energía del %idrógeno, pilas (células) de combustible, dispositi!os
de a%orro energético, diagnóstico de enfermedades, y administración de medicamentos,
especialmente para combatir el cáncer, computación cuántica, semiconductores, nue!os
c%ips, seguridad, microsensores de altas prestaciones, industria militar, aplicaciones
industriales muy di!ersas (te"idos, deportes, materiales, automó!iles, cosméticos, pinturas,
construcción, en!asados alimentos, pantallas planas...), contaminación medioambiental,
tratamiento de aguas, prestaciones aeroespaciales, fabricación molecular, me"oras en la
producti!idad agrícola, monitorización y control de plagas.
%. *n!ersión: La +anotecnología en los últimos aos se %a con!ertido en un sector
estratégico con una espectacular fuente de riueza, traba"o y calidad de !ida. Los expertos
calculan ue la nanotecnología generará un negocio de entre - y billones de dólares en
diez aos. Aunue estamos en los inicios de este desarrollo, en la actualidad se calcula ue
los productos nanotecnológicos mue!en un mercado de unos /00.000 millones de dólares en
todo el mundo. Los expertos están totalmente con!encidos en in!ertir en infraestructuras
millonarias, como el 1incrotón Alba, ya ue necesitan de esto para el progreso en el sector.
A ni!el internacional, %a %abido un rápido incremento de interés en la in!ersión pri!ada y
pública, principalmente en países como 22&&, 3apón, 4%ina y 5usia, entre otros. 2n la
&nión 2uropea, las in!ersiones en los programas nacionales de los 2stados miembros están
creciendo de forma rápida, este crecimiento se %a %ec%o %asta a%ora por separado, siendo

Prof. Técnico sede Oberá. NANOTECNOLOGÍA Prof. Ing. Joves Daniel
estratégica del 7lan +acional de *n!estigación, ue lle!a ya dos aos funcionando en
nuestro país.
&. 2stado actual: Las expectati!as creadas sobre la nanotecnología son enormes,
pudiendo ser fundamental en un futuro no muy le"ano, es más, algunos científicos ya la
definen como 88La tercera re!olución industrial88. La realidad es ue actualmente se
encuentra en una fase de in!estigación en donde los a!ances científicos se empiezan a
plasmar en peueas aplicaciones, pero ue no tienen nada ue !er con las infinitas
aplicaciones ue se esperan de esta no!edosa técnica. Además todo esto en un muy corto
periodo de tiempo y es ue se espera ue en -0 aos ya se %aya consolidado la industria de
la nanotecnología con multitud de productos en el mercado.
9. 7ros y contras: La !enta"a de utilizar la nanotecnología es ue su técnica puede
ponerse al ser!icio prácticamente de casi cualuier ciencia o industria , aparte de ue
promete ofrecer resultados prácticos para cualuier producto de utilización masi!a. Además
el uso de la nanotecnología molecular en los proceso de producción y fabricación podría
resol!er muc%os de los problemas existentes en la sociedad actualmente. 7ero no todo son
!enta"as, el desarrollo de la nanotecnología podría ser causa de nue!os armamentos de
mayor potencial mortal ue los actuales, siendo a su !ez también menos costosos, por lo ue
podría causar una demanda para un mercado negro de artefactos peueos muy peligrosos.
NANOTECNOLOGÍA ' ENEGÍA
(Ca)bios adicales se darán en la *rod+cci,n de Energ-a (Las Nano/ecnolog-as serán *ie0as clave *ara desarrolloos revol+cionarios en el sec/or
energé/ico 1 el +so de energ-as renovables.
La energía solar podría suponer una factible alternati!a de energía si es ue se
consigue compensar económicamente la relación entre el coste de producción, los terrenos
necesarios, y además de los sistemas de almacenamiento. Ante esto, los in!estigadores
sealan la nanotecnología como la me"or de las soluciones posibles. 2sta solución se daría
siempre ue la nanotecnología sea capaz de conseguir crear nanomateriales capaces de
transportar, capturar y almacenar electrones libres.
ay ue comenzar explicando ué es una célula foto!oltaica. La podríamos definir
como un sistema semiconductor ue absorbe la luz solar con!irtiéndola en energía eléctrica
en sistemas foto!oltaicos, es decir, la célula solar con!ierte los fotones del 1ol en una
corriente eléctrica ( efecto fotoeléctrico). Así, en este sistema semiconductor en el ue
incide la luz se produce una diferencia de potencial entre las capas del mismo capaz de
producir una corriente. 2l material más utilizado era el silicio, óptimo pero a la !ez costoso,
así, con la idea de intentar me"orar la eficiencia de las células, surgieron las células solares
de di!ersos materiales, ue se colocan superpuestos unos encima de otros, consiguiendo así
ue el porcenta"e de energía solar transformada en eléctrica aumentase considerablemente,
llamándose a esto %eterouniones .
Pero la verdadera revol+ci,n llega con la a*licaci,n de la nano/ecnolog-a a es/os dis*osi/ivos )edian/e el +so de o/ros nano)a/eriales 2+e i)*li2+en red+cir los cos/os de *rod+cci,n 1 a+)en/ar la eficiencia de las cél+las. Es/os dis*osi/ivos *resen/an fren/e a las cél+las de silicio convencionales3 no/ables ven/a4as:
-.$ La reducción total del coste de producción por deba"o de la mitad, además de la
facilidad del proceso de fabricación.
/.$ 4ada célula solar nanoestructurada es impresa en un plástico base de forma ue se
crean rollos de plástico con una alta eficiencia en la recolección de luz, ya ue cada célula
actúa como un colector solar autónomo. Así se podría pasar del -9; de las células de silicio
al /9; ue se pre!é llegar con estas nanoestructuras.
.$ 2stas nue!as células pesan y son más flexibles, lo ue permitiría su utilización en
di!ersos campos, como la telefonía mó!il y los portátiles. Además de una mayor facilidad
de adaptación en las diferentes estructuras aruitectónicas.
Nano/ecnolog-a *+ede crear +na red de In/erne/ basada en energ-a solar#
&nos in!estigadores de 4anadá %an demostrado ue se puede utilizar la
nanotecnología para conseguir un *nternet de máxima potencia basado en la potencia de la
luz. 2ste descubrimiento podría lle!ar a una red -00 !eces más rápida ue la actual.
2n un estudio publicado este mes en Nano Le//er , el profesor <ed 1argent y sus
compaeros explican el uso de un rayo láser capaz de controlar y dirigir a un
segundo rayo láser con una exactitud sin precedentes, condición necesaria dentro de
redes futurísticas de la fibra óptica.= 2ste descubrimiento ensea como la
nanotecnología es capaz de disear y crear materiales %ec%os a medida a partir de
una molécula= según el 7rofesor 1argent.
asta a%ora, aunue la teoría permitía controlar una fuente de luz a tra!és de una segunda
fuente luminosa, era imposible conseguirlo a falta de los materiales adecuados. 1olo
la nanotecnología %a permitido !erificar esta %ipótesis científica y %a con!ertido en
posible la realización práctica y la aplicación directa de los cálculos de la física
fundamental al respecto.
Las in!estigaciones ue %an conducido a este %allazgo comenzaron con el estudio de
las características ópticas de un material %íbrido ue %abía sido obtenido por in!estigadores
de la !niversidad de Carle/on . 2l nue!o material está formado por una combinación de
moléculas de átomos de carbono, de un nanómetro de diámetro, conocidas como buc>yballs,
y de un *ol-)ero .
Luego 1argent y su compaero de la &ni!ersidad de <oronto, ?ying 4%en, estudiaron
las propiedades ópticas de esta nue!a sustancia %íbrida. 6escubrieron ue la sustancia era
capaz de procesar datos transportados en ondas de telecomunicaciones $ los colores
infrarro"os de luz utilizados en cables de fibra óptica. 2n este sentido, se acercaron más ue
nunca a lo ue según la física mecánica cuántica es posible. 1egún 1argent, un sistema
futuro basado en la comunicacion !ía óptica podría en!iar seales por la red global en un
picosegundo, y como %abíamos expuesto antes esto %aría ue *nternet fuese -00 !eces más
rápido ue el actual.
Energ-a 5olar 1 Nanoes/r+c/+ras
Nano/ecnolog-a A*licada al Ag+a 1 a la Agric+l/+ra#
Las +aciones &nidas tienen como una de sus principales preocupaciones el tema del
agua, debido a unos datos muy significati!os ya ue casi la mitad de la población mundial
no dispone de un sistema básico de sanidad y alrededor de -.9 billones de personas en todo
el mundo no disponen de agua potable o limpia.
4ada día mueren en todo el mundo miles de nios por enfermedades relacionadas con
el agua. <odo esto podría ser e!itado con un tipo de tecnología muy económica y muy básica.
Ante este e!idente problema !arias empresas %an financiado la construcción de ciertos
aparatos ue son capaces de detectar cuando el agua esta contaminada y también ayudan a
abastecer a las zonas más afectadas por la falta de agua potable. &n e"emplo de estas
empresas es +anotec%nology 'ictoria ue destinó el pasado ao /@9.000 dólares para este
fin.
1olo el ; de toda el agua consumida en el mundo se emplea en uso doméstico, frente
al -; ue se utiliza en la industria y el BC; destinado a la agricultura.
7ero pese a estos datos podríamos reducir el consumo de agua entre un 90 y un 0;
con el simple %ec%o de tratar y reciclar el agua de uso doméstico, o si trasladásemos gran
parte de la agricultura a in!ernaderos (ya ue la fabricación molecular reemplazaría a gran
parte de la producción industrial). D si consiguiésemos trasladar gran parte de la acti!idad
agrícola a in!ernaderos, podríamos recuperar muc%o del agua utilizada a tra!és del
tratamiento y recicla"e de r+noff y la des%umificación del aire residuo.
Etra !enta"a de la agricultura en in!ernaderos es ue se reuiere menos mano de obra
y menos terreno ue en la agricultura tradicional ya ue esta última se realiza en terrenos al
aire libre y está, en cierta medida, influenciada por las condiciones meteorológicas como por
e"emplo las seuías o cambios estacionales (cosa ue no influye en la agricultura en
in!ernaderos).
ablamos de nanotecnología en la agricultura ya ue gracias a esta última podríamos
construir in!ernaderos a un coste muy ba"o (con o sin aislamiento termal).
1i cumpliésemos este ob"eti!o (trasladar a gran parte del sector de la agricultura a los
in!ernaderos) conseguiríamos un gran descenso en el consumo de agua, en la escasez de
alimentos causada por cambios estacionales y también reduciríamos el uso de terrenos.
La nanotecnología molecular puede ofrecer similares oportunidades en muc%os otros
ámbitos.
oy por %oy se desperdicia muc%a agua por no ser -00; pura. Algunas
nanotecnologías ya desarrolladlas pueden potabilizar agua contaminada para uso del sector
agrícola incluso para uso del sector doméstico. 2stas nanotecnologías solo reuieren dos
cosas: una fuente modesta de energía y una fabricación inicial.
7or e"emplo, podemos eliminar el -00; de bacterias, !irus y %asta *rions mediante
unos filtros físicos con poros de una escala nanométrica. <ambién podemos eliminar sales y
metales pesados mediante una nanotecnología de separación eléctrica ue atrae a los iones
a lá)inas s+*erca*aci/or.
Prions lá)inas s+*erca*aci/or 1upercapacitores +anotubo
7or otro lado, la nanotecnología puede con!ertir agua salada en agua potable. Da ue
el instituto tecnológico de +ue!a 3ersey está perfeccionando una técnica de desalinización
llamada separación por membrana, la cual se lle!a utilizando durante /0 aos. 2sta técnica
de desalinización funciona de la siguiente manera: 7rimero se %ace pasar agua salada
caliente a tra!és de una delgada lámina de material, esta delgada lámina de material recibe
el nombre de membrana.
2n esta membrana %ay agu"eros muy peueos ue reciben el nombre de nano*oros . 2stos nanoporos son tan diminutos ue solo permiten el paso del !apor de agua a tra!és de
ellos, uedando atrás el agua líuida, las sales y los minerales. 2n el otro lado %ay un
depósito de agua fría, permitiendo así ue cuando el !apor de agua atra!iesa la membrana, este !apor se condensa (!ol!iéndose a con!ertir en líuido), por lo ue el producto final
obtenido es agua depurada y potable.
Nano*oros
Al)acena)ien/o
6a/er-as ecargables
6entro de las baterías se %an producido grandes a!ances en la actualidad. Las baterías
de ion$litio con ánodo nanoestructurado y basado en nanopartículas de titanato de litio
(Li@<i9E-/) presentan me"ores prestaciones y características en su funcionamiento ue las
baterías de ion$litio con ánodo de grafito ue comenzaron a distribuirse comercialmente %ace una década. Las primeras, permiten traba"ar en condiciones de alta potencia, su larga
duración es muc%o mayor, los tiempos de recarga son notablemente más cortos y al contar
con una gran estabilidad térmica, son más seguras.
2n cuanto a las baterías recargables de ion$litio con ánodo de grafito cabe destacar ue
fueron un importante a!ance respecto a las de níuel$cadmio ue se usaban anteriormente
por ser más ligeras, menos contaminantes, tener una mayor densidad de energía y no
presentar efectos de memoria en los procesos de carga$descargaF estos factores %icieron ue
fuese una importante me"ora de prestaciones de cara a su aplicación en teléfonos mó!iles y
ordenadores portátiles, sin embargo a la %ora de su uso en otros sectores o la me"ora en los
ue ya se !enían aplicando, aún siguen presentando algunos incon!enientes como son
problemas de seguridad cuando la temperatura alcanza mas de -00G4, la limitación en la
!ida de la batería, el ba"o ritmo de la carga y la limitación en la potencia.
Las baterías de ion$litio con ánodo nanoestructurado basado en nanopartículas de
titanato de litio presentan !enta"as muy importantes pues algunas de sus características son:
• 2l tamao de estas nanopartículas es del orden de -00 !eces menor ue las de grafito,
por lo ue la distancia ue los iones de litio tienen ue recorrer para ser extraídas en el
proceso de descarga son muc%os menores y, por tanto, proporcionan una mayor potencia.
• Las propiedades electrouímicas de las nanopartículas de titanato de litio permiten la
introducción a altos ritmos de iones litio en su interior, %aciendo ue disminuya
considerablemente el tiempo de recarga de la batería.
• Los ánodos basados en estas nanopartículas no presentan efectos de tensiones ante la
extracción$inducción de los iones litio en ellas, pues los iones tienen el mismo tamao ue
los %uecos ue ocupan en las nanopartículas, por los ue los efectos de fatiga del material se
reducen drásticamente alargando la !ida de la batería.
• 2l titanato de litio no reacciona uímicamente con el electrolito de la batería cuando la
temperatura se ele!a, por lo ue a la %ora de ser aplicadas la seguridad es me"orada.
2ste tipo de batería aparte de su aplicación actual en los sectores de la telefonía mó!il
y los ordenadores portátiles, también es importante en la utilización de la industria del
automó!il (como la posibilidad de su uso en !e%ículos eléctricos) o el mercado de la
industria de la alimentación ininterrumpida (1A*).
Hatería de litio
2suema de funcionamiento de la pila de litio
6entro de la industria, un e"emplo es el de la empresa Altair +anotec%nologies ue %a
anunciado ue sus euipos de científicos %an logrado un a!ance importante en la fabricación de materiales para electrodos de baterías litio$ion. Los nue!os materiales permiten la
fabricación de baterías recargables tres !eces más potentes ue las baterías de litio$ion
actuales al mismo precio y un tiempo de recarga ue se reduce de las %oras ue tardan las
pilas tradicionales a tan solo unos minutos, con la !enta"a ue esto supone.
1egún un artículo de 1malltimes.com, Altair %a firmado contratos con algunos de los
fabricantes de pilas más importantes del mundo, para e!aluar y comercializar los nue!os
materiales empleados en los electrodos de baterías. Algunos mercados para baterías
realizadas con nanotecnología incluyen %erramientas para la construcción, aparatos
electrónicos, %erramientas para la medicina, !e%ículos %íbridos, etc. 7ara ello Altair %a
desarrollado un óxido de litio$titanio a nano escala.
2l desarrollo de baterías con nue!as prestaciones se encuentra en fuerte desarrollo.
Etro e"emplo es 4ymbetI 4orporation ue %a desarrollado el sistema 7EJ25 KAH , ue
se trata de una batería recargable de ion litio flexible ue es capaz de adoptar casi cualuier
forma y adaptarse a cualuier superficie para actuar como fuente de potencia, eliminando la
necesidad de compartimentos para baterías con!encionales 7EJ25 KAH.
7EJ25 KAH
5+*erca*aci/ores
ultracondensadores, son como los capacitores normales pero almacenan %asta unas -0.000
!eces más energía, ocupando el mismo tamao. Algunos pueden llegar %asta .000 faradios
(los normales suelen almacenar del orden de microfaradios). <ienen un gran rendimiento (el
; de la carga se de!uel!e)F almacenan muc%a energía en relación a su peso (@J%M>g),
aunue no tanto como un bateríaF no presentan efecto memoria y tienen una gran capacidad
de carga y descarga rápida (9>JM>g).
Cien/-ficos an+ncian revol+ci,n en al)acena)ien/o de energ-a
4asi todo lo ue funciona con baterías N los flas%es de las cámaras, los teléfonos
mó!iles, los coc%es eléctricos, los sistemas de guía de los misiles N podrían perfeccionarse
con un me"or suministro de energía. 7ero las baterías tradicionales no %an progresado
demasiado desde el diseo básico desarrollado por Alessandro 'olta en el siglo O*O.
&n traba"o efectuado en el Laboratorio para 1istemas 2lectromagnéticos y 2léctricos
(L221) del *nstituto <ecnológico de Passac%ussets (P*<) promete con!ertirse en la
primera alternati!a (económicamente !iable y significati!a en lo tecnológico) a las baterías
con!encionales.
3oel 2. 1c%indall, profesor de *ngeniería 2léctrica e *nformática (*.2.*.) poseedor de la
cátedra Hernard Qordon y director asociado en el L221F 3o%n Q. Rassa>ian, profesor de

estructuras de nanotubos para potenciar un dispositi!o de almacenamiento de energía
llamado supercapacitor. Los capacitores almacenan energía como campo eléctrico, lo cual
los %ace más eficientes ue las baterías estándares, ue obtienen su energía a partir de
reacciones uímicas. Los supercapacitores son pilas de almacenamiento basadas en
capacitores ue suministran estallidos rápidos y masi!os de energía instantánea. A !eces se
les emplea en los !e%ículos acti!ados por pila de combustible para aportar un empu"e extra
en la aceleración cuando circulan y cuando suben cuestas. 1in embargo, los
supercapacitores necesitan muc%o más espacio ue las baterías para almacenar la misma
carga. 2l in!ento del L221 incrementaría la capacidad de almacenamiento de los
supercapacitores ya existentes en el mercado, almacenando el campo eléctrico a ni!el
atómico. Aunue los supercapacitores lle!an en circulación desde la década de -B0, son
relati!amente caros y solo %ace poco ue %an empezado a ser fabricados en cantidades lo
suficientemente apreciables como para ue se %agan competiti!os. oy en día se pueden
encontrar supercapacitores en todo un abanico de dispositi!os electrónicos, desde las
computadoras %asta los coc%es. 1in embargo, a pesar de sus !enta"as in%erentes N una !ida
media superior a -0 aos, la capacidad de funcionar con indiferencia de los cambios de
temperatura, su alta inmunidad a las sacudidas y a la !ibración y su alta eficiencia en cargas
y descargas N las restricciones físicas en las superficies de los electrodos y el problema del
espacio %an limitado la capacidad de almacenamiento energético de los supercapacitores
%aciéndola /9 !eces menor ue la ue se obtiene con una pila de iones de litio de un tamao similar. 2l supercapacitor del L221 posee la capacidad de superar esta limitación energética
gracias al empleo de paredes sencillas de nanotubos de carbono alineadas !erticalmenteF el
diámetro de los nanotubos es una treinta!a de milésima menor ue el de un cabello %umano
y su longitud es -00 000 !eces mayor ue su espesor. S4ómo funcionaT La capacidad de
almacenamiento de un supercapacitor es proporcional al área de la superficie de los
electrodos. Los supercapacitores actuales usan electrodos %ec%os a base de carbón acti!ado,
ue es extremadamente poroso y por ello posee una gran área de superficie. 1in embargo,
los poros en el carbón son irregulares en tamao y forma, lo cual reduce su eficiencia. Los
nanotubos alineados !erticalmente del supercapacitor del L221 poseen una forma regular y
una anc%ura de solo !arios diámetros de átomo. 2l resultado es un área de superficie
significati!amente más efecti!a, lo cual eui!ale a un incremento en la capacidad de
almacenamiento igualmente significati!o. Los nue!os supercapacitores me"orados con
nanotubos pueden fabricarse en cualuiera de los tamaos disponibles %oy en día y se
pueden producir empleando tecnología con!encional. U2sta configuración posee el potencial
de mantener, e incluso me"orar, las características de alta funcionalidad de los
supercapacitores mientras ue suministra densidades de almacenamiento energético
comparables a las de las bateríasV, comentó 1c%indall. ULos supercapacitores me"orados con
nanotubos combinarían la larga durabilidad y las características de alta potencia de los
supercapacitores comerciales, con la más alta densidad de almacenamiento energético ue
normalmente solo se puede conseguir con las baterías uímicasV.
S&n competidor contra las bateríasT
1erá esta la !enganza de los capacitores contra las bateríasT 2stamos rodeados de
baterías, o pilas si se prefiere, por todas partes. 7eueas como lente"as o gigantescas como
armarios, ca"as pesadas en nuestros automó!iles o estilizadas láminas en los modernos
teléfonos. 7odría decirse ue !i!imos en la edad de oro de las baterías peroW Salgo puede
amenazar su reinadoT Pe atre!ería a decir ue, a corto y medio plazo no, pero algunas
no!edosas propuestas intentan romper el reino de las pilas para dar paso a otra cosa, no sé

muc%o, puede ue tenga algo ue !er en la guerra por competir contra las baterías. 1e trata
de una especie de UsupercapacitorV ue, a decir de sus defensores $ y con esto siempre %ay
ue tener cuidado $ promete tener !enta"as muy interesantes sobre las baterías
con!encionales: 1e trata de un capacitor ue utiliza titanato de bario como medio
dieléctrico. Afirman ue su coste es cercano a la mitad del de las baterías de ácido por cada
>ilo!atioM%ora y además muc%o más ligero. Káciles de fabricar, son capaces de cargarse por
completo en apenas unos minutos, ofreciendo capacidades superiores a las baterías
con!encionales. 7ueden cargarse más de un millón de !eces sin apenas degradación de los
materiales, al contrario ue una batería con!encional de plomo y ácido ue no suele llegar
en óptimas condiciones al millar de ciclos de recarga. 6ados los materiales de los ue se
compone, es prácticamente inerte para el medio ambiente, siendo en este campo muc%o más
!enta"oso ue las contaminantes baterías con!encionales.
A%orro y <ransporte
Nano/+bos de Carbono
As*ec/os innovadores:
-. abilidad para traba"ar a escala molecular, átomo a átomo. 2sto permite crear
grandes estructuras con, fundamentalmente, nue!a organización molecular.
/. 1on materiales de base, utilizados para la síntesis de nanoestructuras !ía
autoensamblado.
. 7ropiedades y símetría únicas ue determinan sus potenciales aplicaciones en
campos ue !an desde la electrónica, formación de composites, almacenamiento de energía,
sensores o biomedicina.
Carac/er-s/icas# Los nanotubos presentan diferentes estructuras en función de la
orientación de los %exágonos del grafeno respecto del e"e. 7resentan una %ibridación
intermedia entre la sp/ y la sp. 2ste tipo de %ibridación %ace posible ue los átomos de
carbono puedan combinarse formando %exágonos y pentágonos en estructuras
tridimensionales pueden considerarse como láminas de grafito enrolladas en forma de tubos.
Los nanotubos pueden ser abiertos o cerrados, en cuyo caso la estructura ue cierra el
nanotubo es similar a la mitad de un fullereno. Los nanotubos también pueden ser de
monocapa (de una sola capa) o multicapa (!arias capas concéntricas).
&n nanotubo es un fullerreno muy grande en forma lineal. <ambién poseen una
composición uímica y configuración atómica sencilla, sin embargo, dentro de los
nanomateriales conocidos %asta %oy día éstos ex%iben, posiblemente, la más !asta
di!ersidad y riueza en relación a sus estructuras y propiedades intrínsecas. 2s decir, existe
un gran número de posibilidades en los tipos de moléculas de nanotubos ue pueden ser
obtenidos, ya ue cada nanotubo puede presentar propiedades físicas distintas a otros nanotubos preparados en condiciones diferentes. 2n este sentido, la síntesis controlada de
nanotubos de carbono abre interesantes oportunidades en el campo de la nanotecnología,
dado ue es una forma de controlar también sus propiedades eléctricas y mecánicas.
Pro*iedades# 2n general las propiedades de los nanotubos dependen principalmente de los siguientes factores: el número de capas concéntricas ue posee, la manera en ue es
enrollado y del diámetro del nanotubo.
• Pro*iedades elec/r,nicas# <ransportan bien la corriente eléctrica, pueden actuar con
característica metálica, semiconductora o también superconductora.
• Pro*iedades )ecánicas# &no de los materiales más duros conocidos (similar a los
diamantes), presenta una altísima resistencia mecánica y una altísima flexibilidad.

• Pro*iedades elás/icas# 7or su geometría, podría esperarse ue los nanotubos sean
extremadamente duros en la dirección del e"e, pero por el contrario son flexibles a
deformaciones perpendiculares al e"e. La cur!atura causa un aumento de energía: los
nanotubos son menos estables ue el grafito, y cuanto menor es el diámetro menor es la
estabilidad. 7ara grandes deformaciones radiales, los nanotubos pueden ser inestables
(colapso), esto ocurre principalmente para nanotubos de gran diámetro. Las características
mecánicas de los nanotubos son superiores a las fibras de carbonoF resistencia a deformaciones parciales, flexibilidad, etc. las cuales las %acen idóneas para muc%as
aplicaciones posibles.
• Pro*iedades /ér)icas# 7resenta altísima conductibilidad térmica en la dirección del
e"e del nanotubo.
7é/odos de *re*araci,n de nano/+bos de carbono# 2xisten !arios métodos de
producción: arco de descarga eléctrica (grafito a 000G 4), ablación o erosión laser (-/00G
4), pirolisis de %idrocarburos (--00G 4) y la deposición uímica en fase !apor (4'6 por sus
siglas en inglés) (B00$00G 4) utilizando metano e / como reacti!os. 2ste último tiene la
!enta"a de ue las estructuras de los catalizadores ue inician el crecimiento ueden ser definidos litográficamente, así los métodos catalíticos parecen ser de los más prometedores
para su producción a gran escala, si bien no existe, %asta el momento, ningún método ue
produzca nanotubos de carbono a granel, de número de paredes controlado, con diámetros
uniformes. Además, las propiedades de estos materiales están fuertemente ligados a su
morfología y estructura, por lo ue la síntesis de grandes cantidades de nanotubos yMo
nanofibras de morfología y estructuras específicas, pueden ser esenciales en !ista de sus
aplicaciones.
8+en/es de L+0 9LED:#
• Led de Pr,;i)a Generaci,n con Nano/ecnolog-a#
La nano/ecnolog-a *+ede a1+dar a crear sis/e)as de il+)inaci,n LED de <l/i)a generaci,n )ás eficien/es 1 e;*lorar s+ *o/encial.
oy en día, los diodos emisores de luz están por todas partes, desde seales de tráfico
%asta las luces traseras de los automó!iles, las pantallas de teléfonos mó!iles o las pantallas
gigantes de los estadios. La tecnología L26 más desarrollada está basada en cristales,
%ec%os %abitualmente de nitruro de galio e indio. Aunue in!estigadores del 4enter for
+anop%ase Paterials 1ciences del E5+L y de la &ni!ersidad <ennessee están traba"ando en
el desarrollo de la tecnología ue me"orará la nue!a generación de dispositi!os L26
compuestos de finas láminas de polímeros o moléculas orgánicas.
2stos L26 orgánicos están diseados para ser incorporados en el interior de láminas
flexibles y delgadas formando parte así de una nue!a generación de artefactos luminosos y
pantallas electrónicas flexibles. Las aplicaciones actuales de los L26 o EL26 orgánicos se limitan a dispositi!os con pantallas peueas, como los teléfonos mó!iles, los 76A y las
cámaras digitales. 7ero aun así se espera ue algún día se puedan producir grandes pantallas

5. Nanotecnología en La Producción de Energía

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