Se ha creado un nanodispositivo eléctrico a base de grafeno que podría aumentar sustancialmente la eficiencia energética de los automóviles que funcionan con combustibles fósiles.

El nanodispositivo, conocido como 'rectificador balístico', es capaz de convertir el calor que de otro modo se desperdiciaría del escape del automóvil y la carrocería del motor en una corriente eléctrica utilizable.

Partes de los escapes de los automóviles pueden alcanzar temperaturas de 600 grados centígrados. La energía recuperada se puede utilizar para alimentar funciones automotrices adicionales, como aire acondicionado y dirección asistida, o almacenarse en la batería del coche.

El nano-rectificador fue construido por un equipo de la Universidad de Manchester dirigido por el profesor Aimin Song y el Dr. Ernie Hill. con un equipo de la Universidad de Shandong. El dispositivo utiliza la extraordinariamente alta movilidad de electrones del grafeno, una propiedad que determina qué tan rápido puede viajar un electrón en un material y qué tan rápido pueden operar los dispositivos electrónicos.

El dispositivo resultante es el rectificador de temperatura ambiente más sensible jamás fabricado. Los dispositivos convencionales con eficiencias de conversión similares requieren temperaturas criogénicamente bajas.

Incluso los motores de combustión interna más eficientes de la actualidad solo pueden convertir alrededor del 70% de la energía que se quema de los combustibles fósiles en la energía necesaria para impulsar un automóvil. El resto de la energía creada a menudo se desperdicia a través de los sistemas de enfriamiento o calefacción de escape.

Greg Auton, quien realizó la mayor parte del experimento dijo:"El grafeno tiene propiedades excepcionales; posee la trayectoria libre media de portadores más larga de cualquier material electrónico a temperatura ambiente.

"A pesar de esto, incluso las aplicaciones más prometedoras para comercializar grafeno en la industria electrónica no aprovechan esta propiedad. En su lugar, a menudo tratan de abordar el problema de que el grafeno no tiene banda prohibida ".

El profesor Song, que inventó el concepto de rectificador balístico, dijo:"El principio de funcionamiento del rectificador balístico significa que no requiere ningún intervalo de banda. Mientras tanto, tiene una estructura de dispositivo plana de una sola capa que es perfecta para aprovechar la alta movilidad de los electrones para lograr una velocidad de funcionamiento extremadamente alta.

"A diferencia de los rectificadores o diodos convencionales, el rectificador balístico tampoco tiene voltaje umbral, lo que lo hace perfecto para la recolección de energía, así como para la detección de microondas e infrarrojos ".

El grafeno fue el primer material bidimensional del mundo, aislado en 2004 en la Universidad de Manchester, desde entonces se ha descubierto toda una familia de otros materiales 2D.

La ventaja de un nano-rectificador basado en grafeno es su alta eficiencia de conversión de corriente alterna a corriente continua a temperatura ambiente. habilitado por la movilidad de electrones extremadamente alta lograda en este trabajo.

El grupo con sede en Manchester ahora está buscando ampliar la investigación mediante el uso de grafeno del tamaño de una oblea grande y realizar experimentos de alta frecuencia. La tecnología resultante también se puede aplicar a la recolección de energía térmica desperdiciada en centrales eléctricas.