Resultados: Unos investigadores de Harvard han desarrollado unas sondas biocompatibles a nanoescala que utilizan transistores para tomar precisas lecturas eléctricas y químicas del interior de las células. Las puntas de las sondas son de un tamaño parecido al de los virus.
Por qué es importante: Para crear dispositivos bioelectrónicos complejos, como las prótesis neuronales diseñadas para el control preciso de extremidades artificiales, los investigadores necesitan crear mejores interfaces con células individuales. Los electrodos existentes electrodos pueden tomar medidas intracelulares. Sin embargo, para obtener datos precisos, tienen que ser grandes en comparación con las células y pueden dañarlas.
Este trabajo también representa la primera vez que un dispositivo digital, en la forma del transistor en la punta de la sonda, ha sido integrado con una célula.
Métodos: Usando un proceso que desarrollaron ellos mismos, los investigadores pueden hacer crecer millones de nanocables de silicio en forma de V a la vez. La punta de cada V actúa como un transistor muy pequeño que puede ser insertado en una célula para enviar y recibir señales eléctricas. La punta de la sonda es más sensible que un electrodo pasivo, y puede entrar en las células sin que ninguno de los dos resulte dañado porque es muy pequeña y porque está revestida con una doble capa de moléculas grasas, como una membrana celular. Cuando se coloca cerca de la membrana, es la célula quien extrae el electrodo de su interior. La actividad eléctrica y química dentro de la célula cambia el comportamiento del transistor, el cual produce una lectura.
Próximos pasos: Los investigadores quieren incorporar circuitos fabricados a partir de estas nanosondas en dispositivos médicos, incluidos los andamios para la fabricación de tejidos artificiales. Estos circuitos pueden "enervar" los tejidos artificiales, imitando la función de los nervios para medir y responder a las señales eléctricas que se propagan a través del sistema nervioso. Los investigadores también tienen como objetivo aprovechar la capacidad de los electrodos para enviar señales eléctricas, aparte de para registrarlas. Sus aplicaciones podrían incluir nuevas interfaces neuronales con comunicación en ambos sentidos entre los músculos y el sistema nervioso.
Capturando energía perdida
Un dispositivo obtiene energía tanto de la calor como de la luz de la radiación solar.
Fuente: "Photon-enhanced thermionic emission for solar concentrator systems" Jared W. Schwede et al.
Nature Materials 9: 762-767
Resultados: Un dispositivo desarrollado por un equipo de investigadores de la Universidad de Stanford convierte en corriente eléctrica tanto la luz como la calor de la radiación solar.
Por qué es importante: Las células solares convencionales sólo pueden usar una estrechan banda de la energía solar; el resto del espectro se pierde en forma de calor. El tipo de células solares más comunes convierte el 15 por ciento de la energía de la luz solar en electricidad. Sin embargo, un equipo de investigadores de Stanford se dio cuenta de que la luz de la radiación solar también se podría usar para mejorar el rendimiento de un dispositivo llamado un convertidor termoiónico de energía, que normalmente sólo usa calor. Ellos afirman que estos dispositivos podrían en teoría convertir la energía solar con un 50 por ciento de eficiencia.
Métodos: Un convertidor termoiónico de energía consiste en dos electrodos separados por un pequeño espacio. Cuando uno de los electrodos se calienta, los electrones saltan a través del espacio hacia el segundo electrodo, generando así una corriente. Los investigadores de Stanford descubrieron que cuando reemplazaban el metal usado normalmente para fabricar la parte superior del electrodo con un material semiconductor como los que se utilizan en las células solares, los fotones que chocaban contra el electrodo también producían corriente en el dispositivo. A 200ºC, el prototipo de Stanford convierte aproximadamente el 55 por ciento de la luz y calor de la radiación en electricidad. Los convertidore termoiónicos de energía convencionales requieren temperaturas de cerca de 1.500ºC, lo que los hace muy poco prácticos para muchas aplicaciones, y las células solares convecionales no funcionan adecuadamente a más de 100ºC.
Próximos pasos: Los investigadores están trabajando en conseguir que el dispositivo sea más eficiente mediante la prueba de diferentes materiales semiconductores para su uso en la parte superior del electrodo. También están rediseñando el sistema para que funcione junto con un concentrador solar, lo que haría aumentar la temperatura hasta entre los 400 y los 600ºC. Esto produciría un exceso de calor suficiente para ser recuperado con un motor de vapor.