Un confinamiento que libera la innovación en la nanofluídica
Los materiales nanométricos presentan propiedades exóticas que no se ven en las formas de mayor tamaño de los mismos materiales, en parte debido a que tienen unas áreas de superficie muy elevadas en comparación con sus volúmenes. Muchas aplicaciones aprovechan este hecho y se basan en las propiedades eléctricas, químicas, ópticas y magnéticas singulares de nanomateriales principalmente sólidos. El proyecto NanoSOFT, financiado con fondos europeos, ha aprovechado los efectos cuánticos que surgen del transporte de fluidos nanométricos confinados en materiales de estado sólido. Sus resultados pioneros desafían nuestra actual comprensión del transporte de fluidos a nanoescala y allanan el camino a una nueva era de innovación.
Un equipo pionero para comprobar las predicciones teóricas
El transporte de fluidos a nanoescala se ha estudiado de forma indirecta durante más de cincuenta años. Abundan los ejemplos en la naturaleza, que van desde la forma en que las plantas absorben y distribuyen el agua y los nutrientes a la cinética que rige el flujo de iones a través de los canales de las membranas celulares durante la neurotransmisión. Pero no ha sido hasta los dos últimos decenios que la nanofluídica ha surgido como un campo propio importante. Superar un nivel crítico de confinamiento a escala molecular puede dar lugar a efectos cuánticos o no clásicos que podrían tener una repercusión importante sobre el transporte de fluidos. Hasta ahora, no existía ningún equipo experimental para comprobar las predicciones teóricas y la validez de los modelos. «Mi dispositivo de nanotubos transmembrana y transpipeta es el único equipo para la investigación del transporte de fluidos y iones a través de nanotubos individuales hechos de distintos materiales con diferentes forzamientos (caídas de tensión, caídas de presión, gradiente de concentración y sus combinaciones). Mi equipo óptico lleva la resolución de la medición de los flujos hasta tres órdenes de magnitud por debajo del estado de la técnica anterior», explica Alessandro Siria, coordinador de NanoSOFT, del Centro Nacional de Investigación Científica de Francia y la Escuela Normal Superior.
Revisión de la energía osmótica
La nanofluídica podría desempeñar un papel significativo en nuestro futuro energético más limpio y ecológico. Una de las formas menos conocidas y más limpias de fuente de energía renovable es el agua salada o, más concretamente, los fluidos con distintas salinidades. Hace tiempo que se sabe que un río que desemboca en un océano salado libera energía en forma de calor. Aprovechar el poder de la ósmosis facilitaría una fuente de energía segura y sin emisiones, e independiente de las condiciones geopolíticas. Hay distintos conceptos en desarrollo y las estimaciones sugieren que se podría generar una potencia equivalente a la de mil reactores nucleares aprovechando la energía osmótica. Con todo, la tecnología para su conversión en electricidad ha tenido dificultades para alcanzar la eficiencia necesaria para la producción de energía a gran escala. Los resultados de NanoSOFT han demostrado que la naturaleza cuántica y no clásica de los materiales de confinamiento puede afectar considerablemente el transporte de fluidos y el fenómeno resultante puede redundar en nuestro beneficio. «Hemos convertido la energía osmótica con eficiencia dos o tres órdenes de magnitud superiores con respecto a las técnicas más modernas. Nuestra empresa emergente, Sweetch Energy, aprovechará esto para comercializar una nueva clase de membranas nanofluídicas para la conversión de la energía osmótica», afirma Siria. El trabajo continuo en este ámbito se complementa con pruebas sobre cómo pueden aprovecharse los métodos nanofluídicos en nuevas tecnologías para la purificación y desalinización del agua. La esencia se vende en frascos pequeños y NanoSOFT los utiliza para abordar algunos de los mayores retos del mundo en los ámbitos de la energía y el agua.
Palabras clave
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