Un equipo internacional de científicos en el que participan físicos de la Universidad Autónoma de Madrid (UAM), ha desarrollado el primer refrigerador termoeléctrico usando moléculas orgánicas como elemento activo. Este hallazgo permitirá la creación de una nueva generación de eficientes dispositivos de refrigeración al servicio de la nanoelectrónica.
primer refrigerador molecular
Utilizando como guía una teoría cuántica del transporte y disipación del calor en nanocircuitos, los investigadores comprobaron que es posible utilizar moléculas orgánicas para controlar y aumentar el rendimiento de la refrigeración termoeléctrica en circuitos eléctricos. Además, los científicos observaron que existe una relación muy estrecha entre la estructura atómica de una molécula y la corriente de calor que circula por ella. Por tanto, »comprobamos que con un diseño adecuado de las moléculas es posible conseguir y optimizar la refrigeración termoeléctrica en dispositivos nanoelectrónicos», tal como Juan Carlos Cuevas, coautor del trabajo e investigador del Departamento de Física Teórica de la Materia Condensada a través de un comunicado publicado en la web de la UAM.
Estos resultados, publicados en la revista Nature Nanotechnology, abren la puerta al diseño de una nueva generación de dispositivos de refrigeración eficientes con amplias aplicaciones en nanotecnología. »Los refrigeradores que hemos diseñado son un ejemplo de tecnología cuántica. Tienen un gran potencial ya que poseen una densidad de corriente eléctrica y, por tanto, un poder enfriador muy superior al de los refrigeradores termoeléctricos existentes hasta la fecha», según ha destacado Linda Angela Zotti, también coautora e investigadora del mismo departamento de la UAM.
No obstante, esta investigadora considera más importante la idea de que este trabajo ha establecido los mecanismos básicos que rigen la refrigeración termoeléctrica en la nanoescala.
El más respetuoso con el medio ambiente
Los refrigeradores termoeléctricos se basan en el fenómeno físico conocido como efecto Peltier, que consiste en la conversión de corriente eléctrica en calor. De esta manera, utilizan energía eléctrica para enfriar una parte del mismo a costa de calentar otra. En comparación con los convencionales que tenemos casa, estos refrigeradores son respetuosos con el medio ambiente al no contener sustancias de efecto invernadero o que afecten a la capa de ozono.
Asimismo, los circuitos moleculares constituyen el límite último de la miniaturización por lo que el nuevo refrigerador molecular termoeléctrico es lo más pequeño posible. Su fabricación y caracterización requirió de una nueva plataforma experimental, basada en la combinación de un microscopio de fuerzas atómicas y un diminuto calorímetro ultra sensible. La fabricación del refrigerador molecular se completó depositando sobre el calorímetro una superficie de oro que a su vez se recubre con las moléculas que se desean estudiar.
Finalmente, los profesionales conectaron las moléculas por el lado libre con la punta del microscopio, formando así un circuito eléctrico que tiene a las moléculas en su parte central. En definitiva, cuando el circuito se conecta a una batería una corriente eléctrica pasa por las moléculas, de modo que con el calorímetro se puede determinar si dicha corriente está generando calor, como suele ocurrir, o si por el contrario está enfriando la superficie sobre la que se depositan las moléculas.