Un grupo de investigadores del Departamento de Energía del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), en Estados Unidos, han desarrollado un método para generar energía utilizando virus inofensivos, capaces de convertir la energía mecánica en electricidad. El estudio se publica esta semana en "Nature Nanotechnology".
Imagine
por un instante que fuera posible ir cargando el móvil mientras camina,
gracias a un pequeño generador, fino como una hoja de papel, incrustado
en la suela de su zapato. ¿Imaginación? Es posible, aunque algo así
está ahora un poco más cerca de la realidad. Los investigadores, en
efecto, lograron crear un generador capaz de producir la corriente
necesaria para iluminar una pequeña pantalla de cristal líquido, que funciona pulsando con un dedo un electrodo del tamaño de un sello de correos.
Y es ahí donde está el "truco", ya que el pulsador está recubierto por una fina capa de virus especialmente diseñados y
que convierten la fuerza que aplicamos con el dedo en una carga
eléctrica. Se trata del primer generador capaz de producir electricidad
mediante el aprovechamiento de las propiedades piezoeléctricas de un
material biológico. La piezoelectricidad es la capacidad que tiene un
sólido de acumular carga eléctrica como respuesta a una tensión
mecánica.
Este
método podría dar lugar a la fabricación de pequeños dispositivos que
produjeran energía eléctrica a partir de los movimientos habituales en
cualquier tarea cotidiana, como cerrar una puerta, o subir las
escaleras.
"Se
necesita más investigación, pero nuestro trabajo es un primer paso
hacia el desarrollo de generadores de energía personales, para su uso en
nano-dispositivos, y otros mecanismos basados en la electrónica de
virus", explica Seung-Wuk Lee, científico de la Universidad de Berkeley y
profesor de Bioingeniería. Lee dirigió la investigación al frente de un
equipo que incluye, entre otros, a Ramamoorthy Ramesh, profesor de
Ciencias de los Materiales en la Universidad de Berkeley, y Byung Yang
Lee, del Berkeley Lab.
El efecto piezoeléctrico fue
descubierto en 1880 y, desde entonces, ha sido observado en cristales,
cerámica, huesos, proteínas y ADN. También se ha llevado a la práctica:
los encendedores de los cigarrillos eléctricos y los microscopios de
sonda, por ejemplo, no podrían funcionar sin él. Sin embargo, los
materiales utilizados para fabricar dispositivos piezoeléctricos son
tóxicos, lo que hasta ahora ha limitado el uso generalizado de esta
tecnología.
Lee
y sus colaboradores se preguntaron si un virus, estudiado en
laboratorios de todo el mundo, podía ofrecer una mejor alternativa: el bacteriófago M13,
que solo ataca a las bacterias y que es, por lo tanto, inofensivo para
las personas. Por supuesto, al ser un virus, se reproduce por millones
en cuestión de horas, proporcionando un suministro constante. Además,
este virus es fácil de manipular genéticamente.
400 milivoltios
Para
conseguir el éxito, los investigadores de Berkeley tuvieron, en primer
lugar, que determinar si el virus M13 era, o no, piezoeléctrico. Para
ello, Ramesh y Lee aplicaron un campo eléctrico a una película de virus
M13, observando lo que ocurría mediante un microscopio especial. Los
investigadores vieron entonces que las proteínas helicoidales que
envuelven los virus se retorcían y giraban en respuesta, una señal
segura del efecto piezoeléctrico.
Los
científicos mejoraron aún más el sistema apilando películas compuestas
de capas individuales de virus, una encima de otra. Una pila de
aproximadamente 20 capas de espesor mostró el mayor efecto
piezoeléctrico. Finalmente, fabricaron un generador de virus,
basado en la mencionada energía piezoeléctrica. Así, crearon las
condiciones para que los virus modificados genéticamente se organizaran
de forma espontánea en una película de capas múltiples, que se intercaló
después entre dos electrodos revestidos de oro, conectados por cables a
una pantalla de cristal líquido.
Cuando se aplicó presión sobre el generador, éste produjo un máximo de 6 nanoamperios de corriente, y 400 milivoltios de potencial.
"Ahora estamos intentando mejorar esta técnica", afirma Lee, quien
concluye que, "debido a que las herramientas de la biotecnología
permiten la producción a gran escala de virus modificados genéticamente,
los materiales piezoeléctricos basados en virus podrían ofrecer una
ruta sencilla hacia la microelectrónica del futuro".
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