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Jueves, 26 julio 2012
Ingeniería

Nanocable coaxial de gran eficacia como condensador

Se ha conseguido crear un diminuto cable coaxial aproximadamente mil veces más pequeño que un cabello humano y que posee una capacitancia más alta que la de los demás microcondensadores que se han dado a conocer previamente.

Este nuevo nanocable condensador podría ser usado para conformar la próxima generación de sistemas de almacenamiento de energía. También puede encontrar aplicaciones en componentes de los microdispositivos analizadores conocidos popularmente como "laboratorios en un chip".

El diminuto cable coaxial, inventado por el equipo de Pulickel Ajayan, Jun Lou, Zheng Liu y Robert Vajtai, de la Universidad Rice en Houston, Texas, es notablemente similar en su composición a los que llevan las señales de la televisión por cable a millones de viviendas. El corazón del nuevo dispositivo es un cable de cobre rodeado por una funda delgada de óxido de cobre aislante. Una tercera capa, otro conductor, rodea todo lo anterior. En el caso de los cables para TV, la tercera capa es de nuevo de cobre, pero en el nanocable es una capa delgada de carbono que mide solo unos átomos de espesor. El nanocable coaxial mide aproximadamente 100 nanómetros de espesor.

Si bien el cable coaxial es el soporte principal de las telecomunicaciones de banda ancha, la estructura de tres capas de metal-aislante-metal también puede usarse para construir condensadores, dispositivos de almacenamiento de energía. A diferencia de las pilas, que dependen de las reacciones químicas tanto para almacenar como para entregar la electricidad, los condensadores usan campos eléctricos. Un condensador contiene dos conductores eléctricos, uno negativo y otro positivo, que están separados por una capa aislante delgada. Al separar los conductores con cargas opuestas, se produce un potencial eléctrico, y ese potencial aumenta cuando aumentan las cargas separadas y cuando disminuye la distancia entre ellos ocupada por la capa aislante. La proporción entre la densidad de carga y la distancia de separación se conoce como la capacitancia y es la medida normal de la eficiencia de un condensador.

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Los creadores del nuevo nanocable han constatado que la capacitancia de éste es por lo menos 10 veces mayor que la que se puede predecir con la electrostática clásica.

El aumento se debe probablemente a los efectos cuánticos que se manifiestan como consecuencia del pequeño tamaño del cable.

En la investigación también han trabajado Yongjie Zhan, Gang Shi, Lulu Ma y Wei Gao, todos de la Universidad Rice, Pradeep Sharma y Mohamed Gharbi de la Universidad de Houston; Simona Moldovan y Florian Banhart, ambos del Instituto de Física y Química de los Materiales en Estrasburgo, Francia; Li Song de la Universidad de Shinshu en Japón y Jiaqi Huang, ahora en la Universidad Tsinghua en Pekín, China.


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