Un nuevo compuesto químico creado por investigadores de la Universidad de West Virginia  está iluminando lo que puede ser un nuevo camino para el desarrollo de tecnologías relacionadas con las energías renovables. 

El compuesto es un fotosensibilizador, lo que significa que promueve reacciones químicas en presencia de la luz, y que pueden tener muchas aplicaciones para mejorar la eficiencia de las tecnologías modernas relacionada con la energía solar o incluso con los móviles. Estas tecnologías actualmente dependen en gran medidas metales preciosos, como el iridio y el rutenio, para funcionar. Sin embargo, sólo quedan en el mundo suministros limitados de estos materiales, lo que los hace no renovables, de difícil acceso y realmentes costosos. 

«Hemos notado que ha habido pocos esfuerzos en el estudio de los metales más abundantes, titanio y circonio, porque a menudo no son tan fáciles de trabajar con ellos. Los metales preciosos siempre han sido los elementos de referencia debido a sus propiedades químicas favorables que los hacen más fáciles de usar y estudiar, y así es predominantemente como se ha hecho en el campo. Esperamos cambiar eso”, explica Carsten Milsmann, autor principal de la investigación y publicada recientemente en Nature Chemistry. 

El compuesto de Milsmann está hecho de circonio, que es mucho más abundante y de más fácil acceso, lo que lo convierte en una opción más sostenible y rentable. El compuesto también es estable en una variedad de condiciones, como el aire, el agua y los cambios de temperatura, lo que hace que sea fácil trabajar con él en una variedad de entornos. Dado que el compuesto puede convertir la luz en energía eléctrica, podría utilizarse en la creación de paneles solares más eficientes.

Los paneles solares se hacen típicamente usando silicio y requieren un umbral mínimo de luz para recolectar y almacenar energía. En lugar de usar silicio, los investigadores han estado explorando durante mucho tiempo la alternativa de los dispositivos sensibilizadas por colorantes (dye-sensitized device) en los que las moléculas de color recogen la luz y funcionan en condiciones de poca luz. Como beneficio adicional, esto también permite la producción de componentes semitransparentes. Hasta la fecha, los colorantes necesarios dependen en gran medida del precioso material rutenio, pero el nuevo compuesto de Milsmann podría potencialmente reemplazarlo en el futuro.

«El problema con la mayoría de los paneles solares es que no funcionan bien en días nublados. Son bastante eficientes, baratos y tienen una larga vida útil, pero necesitan condiciones de luz intensa para funcionar eficientemente», dijo Milsmann. «Una forma de evitarlo es hacer versiones sensibles a los tintes, donde un compuesto de color absorbe la luz para producir electricidad en cualquier condición climática. En el futuro, podríamos diseñar edificios que produzcan energía, esencialmente convirtiendo la fachada de su edificio, incluyendo todas sus ventanas, en una planta de energía».

Por otro lado, el compuesto también podría utilizarse en diodos orgánicos emisores de luz, que convierten la energía eléctrica en luz, invirtiendo esencialmente la función de un panel solar. Esta característica hace del compuesto una fuente de luz potencial para producir pantallas de teléfonos celulares más eficientes.

«Muchas pantallas de teléfonos celulares contienen iridio, otro compuesto de metales preciosos que hace exactamente lo que nuestro compuesto hace. La ventaja de tener un diodo emisor de luz es que la mayor parte de su energía se convierte en luz. En el pasado, las fuentes de luz eran ineficientes porque sólo convertían en luz una pequeña fracción de la energía que recibían»explca Milsmann.

El siguiente paso del equipo de investigación es hacer que el compuesto sea soluble en agua para que pueda ser potencialmente usado en aplicaciones biomédicas, como la terapia fotodinámica para pacientes con cáncer.

«El compuesto puede producir especies reactivas de oxígeno que inducen la muerte celular. Suena realmente peligroso, pero debido a que la reacción sólo ocurre durante la exposición a la radiación con la luz, su ubicación y duración pueden ser controladas estrictamente», dijo Milsmann. «Si se puede enfocar la luz en un punto específico, se pueden generar especies reactivas de oxígeno para que actúen sólo en respuesta a la luz, haciéndola segura». Esto tiene el potencial de eliminar tumores de forma menos invasiva que a través de cirugías y quimioterapia».

Credítos de imagen: West Virginia University