El cobre adorna la Estatua de la Libertad, hace robusto, cableado asequible, y ayuda a nuestro cuerpo a absorber el hierro. Ahora, A los investigadores de la Universidad de Duke les gustaría usar cobre para transformar la luz solar y el agua en un combustible químico.

Convertir la energía solar en combustible almacenable sigue siendo uno de los mayores desafíos de la química moderna. Una de las formas en que los químicos han tratado de capturar el poder del sol es mediante la división del agua, en el que los átomos de H2O se rompen para que el hidrógeno se pueda recolectar y usar como combustible. Las plantas hacen esto de forma natural a través de la fotosíntesis, y durante medio siglo, Los científicos han intentado recrear ese proceso jugando con catalizadores químicos impulsados ​​por la luz solar.

El óxido de indio y estaño (ITO) es un material que han intentado utilizar comúnmente. Los investigadores lo prefieren por su transparencia, que permite que la luz solar atraviese y desencadene reacciones de división del agua, y su capacidad para conducir electricidad. Pero ITO está lejos de ser un material ideal.

"El indio no es muy abundante, "dijo Ben Wiley, profesor asistente de química en la Universidad de Duke. "Es similar en abundancia a la plata en la corteza terrestre". Como resultado, Las celdas de combustible solar que utilizan ITO probablemente seguirán siendo caras y poco competitivas con las fuentes de energía convencionales como el carbón y el gas natural. él dijo.

El laboratorio de Wiley ha creado algo que esperan pueda reemplazar a la ITO:nanocables de cobre fusionados en una película transparente. El equipo, que incluye dos investigadores postdoctorales, un estudiante graduado, y un ex estudiante de posgrado de Duke:publicaron su nuevo enfoque el mes pasado en la revista de química Angewandte Chemie .

El cobre es 1000 veces más abundante y 100 veces más barato que el indio. Los catalizadores de nanocables de cobre también cuestan menos de producir que sus contrapartes ITO porque pueden "imprimirse" en piezas de vidrio o plástico en forma de tinta líquida. utilizando una máquina que funciona de manera muy similar a una imprenta. Producción de ITO, por el contrario, requiere grande, cámaras secuenciales de bombas y vacíos que depositan una fina capa de átomos de indio a un ritmo mucho más lento.

Las películas de nanocables de cobre consisten en redes de varillas metálicas microscópicas, las propiedades y aplicaciones que el laboratorio de Wiley ha estudiado durante años. Los nanocables proporcionan una gran superficie para catalizar la química, y el equipo de Wiley experimentó con recubrirlos con cobalto o níquel, metales que sirven como catalizador químico real. Incluso con una capa de cobalto o níquel, las películas de nanocables permiten el paso de casi siete veces más luz solar que el ITO. Las películas también son flexibles, lo que llevó a Wiley a imaginar las pilas de combustible terminadas un día unidas a mochilas o coches.

Mientras tanto, Sigue habiendo desafíos de ingeniería y química. Las películas de nanocables realizan solo la mitad de la ecuación de división del agua, un proceso llamado oxidación del agua. La otra mitad de la reacción implica el uso de electrones obtenidos de la oxidación del agua para reducir el agua a hidrógeno. El equipo de Wiley espera publicar su trabajo sobre este proceso el próximo año.

"Muchos grupos están trabajando para armar dispositivos completos para generar combustibles a partir de la luz solar, " él dijo, pero "las eficiencias y los costos de estos sistemas deben mejorarse para que lleguen a la [producción] comercial".

Wiley señaló que la producción de energía solar es solo una aplicación de las películas de nanocables de cobre que estudian. Los nanocables también son prometedores para su uso en pantallas táctiles flexibles, luces LED orgánicas (u OLED) y vidrio inteligente.