Alas de mariposa para fabricar dispositivos electrónicos y células fotovoltaicas

¿Qué tienen que ver las mariposas con la electrónica a escala nanométrica? Aparentemente nada, pero un científico llamado Eijiro Miyako, del Instituto Nacional de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada de Japón está sacando partido a las primeras para llevar la electrónica a un nuevo nivel.

Según publica Newscientist, lo que ha hecho Miyako ha sido utilizar los patrones de la superficie de las alas de una mariposa concreta, la Morpho sulkowskyi, como plantilla para crear redes de nanotubos de carbono capaces de, por ejemplo, convertir la luz en calor o reproducir secuencias de ADN.

Los nanotubos son estructuras tubulares cuyo diámetro es del tamaño del nanómetro (unidad de longitud que equivale a una mil millonésima parte de un metro); y los nanotubos de carbono son una forma alotrópica del carbono, como el diamante o el grafito, capaz de presentar desde el comportamiento de un semiconductor hasta superconductividad, en función de su estructura, que es variable.

Tomar como fuente de inspiración las mariposas ha permitido generar nuevas formas de nanotubos de carbono y, con ellas, nuevas propiedades.

Miyako y sus colaboradores eligieron las alas de la mariposa Morpho para inspirarse por sus propiedades naturales, que superan las capacidades de cualquier tecnología actual.

Estas alas, además de ser ligeras, finas y flexibles, absorben energía solar como si fueran un cable de fibra óptica y la transforman en calor, para mantener al insecto caliente en entornos fríos. Asimismo, se liberan del agua rápidamente (son superhidrófobas) y se auto-limpian.

Combinación de alas y nanotubos: un nuevo material

Pero Miyako y sus colaboradores no sólo se conformaron con “imitar” las alas de esta mariposa artificialmente, sino que también se esforzaron por combinar las alas con los nanotubos.

En concreto, hicieron crecer una red de nanotubos de carbono sobre las alas de la Morpho.

En éstas, los nanotubos se autoensamblaron dando lugar a nanoestructuras similares a las microestructuras hexagonales multicapas de las alas de la mariposa (microestructuras que tienen la forma de un panal de abejas).

El resultado fue un material híbrido completamente nuevo, informa la American Chemical Society (ACS) en un comunicado, con las siguientes propiedades: se calienta más rápido que sus componentes originales por separado, y exhibe una alta conductividad eléctrica, gracias a la combinación del patrón natural de las alas –que permitió crear una superficie receptora de luz extensa-; y de las propiedades físicas de los nanotubos, que producen calor mediante la energía vibracional.

Potenciales aplicaciones

Según detallan los investigadores en un artículo publicado por ACS Nano, la investigación supone un importante avance hacia el desarrollo de nanobiomateriales inteligentes para diversas aplicaciones, como los dispositivos electrónicos portátiles ligeros, los fotosensores, las células fotovoltaicas o el diagnóstico digital. Además, el nuevo material tiene la capacidad de copiar ADN en su superficie sin absorberlo, gracias a sus características hidrófobas y a la red de nanotubos.

El uso de nanotubos de carbono para el almacenamiento de energía solar, como hacen las células fotovoltaicas, no es nuevo; ya fue conseguido por científicos del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT), Estados Unidos, en 2011. En esta ocasión, se desarrolló una tecnología que permitía un almacenamiento energético indefinido, con dispositivos que se recargaban por la exposición al sol.

En 2010, además, ingenieros del mismo centro crearon unas antenas de nanotubos de carbono capaces de concentrar 100 veces más energía solar que otros dispositivos. Pero en ninguno de estos casos se usó la naturaleza como fuente de inspiración.

Referencia bibliográfica:

Eijiro Miyako, Takushi Sugino, Toshiya Okazaki, Alberto Bianco, Masako Yudasaka, y Sumio Iijima. Self-Assembled Carbon Nanotube Honeycomb Networks Using a Butterfly Wing Template as a Multifunctional Nanobiohybrid. ACS Nano (2013). DOI: 10.1021/nn403083v.