Ingenieros y científicos especializados en materiales han creado un líquido capaz de almacenar la energía que capta de fuentes como la luz, transformándose físicamente en un gel. En ese estado, el material actúa de forma similar a una batería, reteniendo durante meses energía que luego puede liberarse cuando se le expone al oxígeno.

El resultado de este proyecto, difundido en la revista “Chem”, que publica artículos de investigación en todas las áreas de las ciencias químicas, abre la puerta a un escenario en el que un único material sin metales pueda captar, almacenar y utilizar energía. Según se indicaba hace unos días en “Science”, si se confirma su viabilidad el líquido podría ofrecer nuevas formas de almacenar y aprovechar la electricidad o de crear semiconductores para dispositivos en los que los materiales metálicos tradicionales pueden presentar inconvenientes, como implantes médicos. El comportamiento del material es «notable», afirma en la prestigiosa publicación científica Frank Crespilho, profesor de química de la Universidad de São Paulo que no ha participado en esta investigación.

Molécula de dos componentes

El nuevo material se inspira en el comportamiento del citoesqueleto, una red de filamentos proteicos que se ensambla y desensambla constantemente dentro de una célula y que le permite moverse y dividirse. Para imitar este proceso en un sistema artificial, un equipo de investigadores dirigido por Samuel Stupp, químico de la Northwestern University (Evanston, Illinois, EEUU) conocido sobre todo por sus trabajos sobre materiales autoensamblables y química supramolecular, diseñó una molécula compuesta por dos componentes: una unidad aromática de amino naftaleno (ANI), que responde a la luz, y un metilviologeno (MV), capaz de almacenar electrones.

El material se presenta inicialmente como un líquido amarillo, pero cuando la luz incide sobre él el componente ANI de la molécula absorbe energía y cede electrones a su componente MV. Estos electrones reordenados actúan como una especie de pegamento: la absorción de energía hace que las moléculas se reorganicen en agregados estables con forma de cinta, transformando el líquido amarillo en un gel negro en el que los electrones pueden almacenarse en una configuración de alta energía durante meses. Cuando ese gel se expone al oxígeno, se descompone y vuelve a su estado líquido, liberando los electrones.

La energía liberada por el proceso puede utilizarse para impulsar reacciones químicas, lo que hace que el líquido funcione como una batería y queda listo para ser «recargado» y utilizado de nuevo. «Es como meter luz en una botella», afirma Stupp en declaraciones a “Science”.

Ya existen dispositivos de fotosíntesis artificial capaces de transformar la luz en energía química. Por ejemplo, los dispositivos conocidos como células fotoelectrolíticas utilizan la luz para descomponer el agua en hidrógeno y oxígeno gaseosos, que pueden recombinarse y quemarse como combustible. Pero, según Stupp, lo novedoso es que este es un material de un solo componente que también puede almacenar de forma reversible esa energía para su uso posterior cuando sea necesario. Es más, el material no solo capta energía de la luz, también puede almacenar energía procedente de la electricidad, de combustibles químicos e incluso de rayos X.

Todavía en los albores

Este nuevo material se encuentra en una fase tan temprana de su desarrollo que tanto Stupp como Crespilho prefieren no especular sobre cómo podría utilizarse en el futuro, pero desde la mencionada revista científica apuntan que la capacidad del compuesto para almacenar y liberar energía a voluntad podría resultar útil para el almacenamiento de energía en el futuro, quizá para alimentar relojes inteligentes u otros dispositivos portátiles ligeros.

La electrónica flexible representaría otro uso potencial. Y es que, dado que la versión en gel del material actúa como semiconductor, podría ofrecer una alternativa al silicio en aplicaciones en las que resulten útiles los semiconductores maleables y no metálicos, como ciertos tipos de implantes médicos o sensores.

Con todo, el profesor de química de la Universidad de São Paulo insiste en que a este nuevo material todavía le queda camino para demostrar que es un sistema práctico de almacenamiento de energía. Para confirmar su utilidad en el mundo real, afirma, tendría que superar el tipo de pruebas a las que se someten habitualmente las baterías recargables, como la evaluación de su potencia de salida y su estabilidad a lo largo de numerosos ciclos de carga y descarga. Pero, según apostilla igualmente Crespilho, si se sigue desarrollando de forma óptima, el material podría suponer un cambio muy positivo respecto al último siglo de tecnologías energéticas, una era dominada por sustancias fabricadas a partir de metales y materiales inorgánicos.

El docente brasileño asegura estar «muy ilusionado» con este trabajo. El tiempo dirá si esa ilusión es fundada.