Cuántica y nanocristales

En el desarrollo de la nanociencia es primordial la creación y evolución de las técnicas de nanoestructuración, este desarrollo ha hecho posible la síntesis de nanoestructuras bidimensionales y unidimensionales que confinan electrones en planos y en líneas respectivamente. Más aun, se sintetizan nanoestructuras que confinan electrones en puntos matemáticos llamando a éstos puntos cuánticos (quantum dots).Un punto cuántico es cualquier nanoestructura que confine en las tres dimensiones el movimiento del electrón. En estas circunstancias la descripción del electrón debe ser desde la teoría cuántica. Actualmente los puntos cuánticos están hechos de nanocristales semiconductores de entre 2 y 10 nanómetros de ancho. Para que haya confinamiento los puntos cuánticos deben de tener un tamaño comparable al radio del excitón de Bohr, que es del orden de 10 nm en la mayoría de los semiconductores.

Este confinamiento de los electrones en una región suficientemente pequeña da lugar a que pasemos de tener bandas a tener niveles cuánticos de energía separados y cuya separación dependerá en forma inversa del tamaño del punto cuántico. Los puntos cuánticos contienen solamente unos pocos miles de átomos y son capaces de emitir y absorber luz a longitudes de onda determinadas por la energía de los niveles en el punto y no por la energía de la banda prohibida del material. Como la separación de los niveles depende del tamaño del punto cuántico y la luz emitida es debido a las transiciones entre estos niveles, entonces se puede controlar la longitud de onda de la luz que se emite con el tamaño de los puntos cuánticos. Leer más »

Sol y nanotecnología... ¿Qué tanto se relacionan?

Recientemente se ha presentado el primer prototipo de células solares 3-D. Éste tipo de células solares capturan casi la totalidad de la luz que incide sobre ellas produciendo por tanto un incremento de la eficiencia en los sistemas fotovoltaicos (PV_systems) mientras que se reducen sus dimensiones, peso y complejidad mecánica.

Las nuevas células 3-D pueden capturar casi la totalidad de los fotones provenientes de la luz solar debido a su configuración tridimensional en forma de una estructura matricial de minitorres . Este tipo de células solares podrían encontrar una rápida aplicación en el mundo aeroespacial ya que supondrían una reducción en el peso y tamaño con mejora en el rendimiento, o incluso en la mejora de los actuales sistemas fotovoltaicos si se utilizaran como materiales de recubrimiento en éstos. En definitiva podrían suponer un cambio en la concepción de los sistemas fotovoltaicos actuales.

La presentación de este nuevo dispositivo fue llevada a cabo por investigadores del Instituto Tecnológico de Georgia, lugar donde se ha desarrollado esta nueva célula solar.

Texas Instruments ha desarrollado un chip potenciador de corriente CC/CC que podría hacer factible la existencia de móviles y una serie de aparatos portátiles que nunca se tendrían que recargar.

Puede trabajar con voltajes tan reducidos como 0,3 y su eficiencia llega a ser superior al 90%. Esto implicaría la posibilidad de conectarlo a una pila de combustible o un panel solar, para proporcionar una corriente útil de 3-5 V.
Hasta ahora, este tipo de chips trabajaban con un mínimo de 0,7 V, apto para un aparato de 3 V y una pila de 1,2 V, pero no para un panel solar simple, que son más eficientes cuando funcionan entre 0,4-0,5 V.

Ahora, los diseñadores podrán colocar paneles solares o pilas de combustible (su rango óptimo es 0,4-0,6 V) sin tener que colocar varios de ellos para proporcionar un voltaje mayor. Otro detalle es que las células necesitan circuitos contra protección de subida de voltaje y se pueden estropear si a uno de éstos se le bloquea el aire o la luz.