¡La UNQ en Nature Nanotechnology! Una investigación para que la energía no se pierda

Cuando una planta realiza la fotosíntesis, la eficiencia en el proceso de transformación de energía (de lumínica a química) es del 100%. El ser humano, al intentar transformar la energía del sol en corriente eléctrica –a partir del uso de paneles solares– apenas consigue arañar un 10%. ¿Qué ocurre con el 90% restante? Dicho a la ligera: se desperdicia. En este marco se inscribe el trabajo que Sebastián Fernández-Alberti, profesor titular en el Departamento de Ciencia y Tecnología de la Universidad Nacional de Quilmes (UNQ) e investigador principal del Conicet, publicó en la prestigiosa revista Nature Nanotechnology. “Encontramos un mecanismo particular de transferencia de energía entre moléculas que permite optimizar la transformación de la energía lumínica en corriente eléctrica”, dice. “La investigación que publicamos representa un paso más para que en el futuro los paneles solares funcionen bajo parámetros de mayor eficiencia”, suelta y enciende el diálogo.

-Comencemos por lo más importante, ¿qué significa para usted una publicación en una revista de esta envergadura?
-Ya tengo 50 años y, por lo general, es muy infrecuente acceder a este tipo de publicaciones internacionales. Uno suele publicar en revistas con un índice de impacto de 5 o 6 puntos, y esta tiene 32. Es algo así como jugar en las grandes ligas. Desde hace mucho tiempo comencé a desarrollar un acuerdo con el Laboratorio Nacional de Los Álamos, un megacentro que Estados Unidos tiene en Nuevo México. Es el sitio en el que se construyó la bomba atómica en el marco de la Segunda Guerra Mundial. De hecho, la gente lo visita en la actualidad porque hay un museo.

-Escalofriante.
-Mucho más cuando afirman haber establecido la paz en el mundo, luego de matar a dos millones de japoneses. Además, allí almacenan un arsenal nuclear; se trata de un sitio militar estratégico que, por fuera de la carrera armamentística, destina una buena cantidad de dinero para la investigación científica y aplicada. Hace más de una década realizamos un convenio marco entre la UNQ y el Laboratorio Nacional de Los Álamos, por intermedio del cual, entre otras cosas, me permiten la utilización de las supercomputadoras que allí tienen. Me asocié con un ruso de mi edad, que –como todos los rusos de esa generación– cuenta con una capacidad científica muy grande. Nunca más se repetirá ese nivel de instrucción en físico-matemática como se produjo durante la Guerra Fría. Él estudió en ese escenario y pudo seguir su formación en el exterior tras la caída del Muro de Berlín.

-Imagino que a su amigo ruso lo habrán nacionalizado.
-Claro, hoy por hoy es estadounidense; de lo contrario no podría trabajar allí. Juntos desarrollamos un código computacional de simulaciones del movimiento de los átomos (hoy de libre disponibilidad para toda la comunidad científica), a un nivel de complejidad que requiere de cálculos muy precisos de mecánica cuántica. Esto nos llevó muchos años, porque como nosotros hacemos teoría de simulaciones, debíamos ir comprobando que lo que pensábamos concordara con los resultados experimentales. La teoría acompaña a la ciencia que, por definición, es experimental.

-Cuénteme más acerca del código.
-Es el único que permite realizar cálculos de dinámica fotoinducida.

-¿Qué es eso?
-Agarrar una molécula más o menos grande, colocarle una energía de luz a partir de un láser y evaluar cómo se comporta ante un exceso energético. Lo que sucede es que la molécula se excita y la energía se redistribuye en su interior.

-¿Para qué analizan esto?
-Las moléculas se diseñan con el objetivo de absorber energía de luz visible y luego emitir a una luz que es muy específica y muy útil para ciertos dispositivos electrónicos, como los semiconductores o las células solares. Es decir, por un lado absorben energía y por otro emiten energía. Todo el tiempo se diseñan moléculas con el propósito de ser lo más eficientes posible.

-¿Qué eficiencia se tiene hasta el momento?
-Para que te des una idea, mientras una planta con el proceso de fotosíntesis logra una eficiencia del 100%, los paneles solares solo alcanzan el 10%. El resto de la energía se pierde, se desperdicia y no es aprovechada como es debido. Nosotros, entonces, desde la ciencia, trabajamos para que ese porcentaje se incremente cada vez un poco más. Advertimos que la relajación y la posterior pérdida de energía no solo se producen al interior de las moléculas sino también entre ellas. En efecto, hallamos que las intersecciones cónicas entre superficies de energía potencial de distintas moléculas permite la transferencia de energía entre una y otra; una transferencia más rápida, con menor pérdida de energía y, por lo tanto, más eficiente. Más allá de la complejidad del proceso y de la dificultad conceptual, podemos decir que si continuamos con el descubrimiento de los detalles de estos procesos, podremos eventualmente aprender a manipularlos.

-En concreto, lo que ustedes buscan lograr es que la energía no se disipe…
-Exacto. Encontramos un mecanismo particular de transferencia de energía entre moléculas que permite optimizar la transformación de la energía lumínica en corriente eléctrica.

-Profundicemos, entonces, en un ejemplo.
-Las células solares están basadas en moléculas orgánicas que absorben la luz del sol y la canalizan entre ellas, para después transformarla en corriente eléctrica. Ese proceso se llama “fotovoltaico”. Para que se genere electricidad, se requiere de moléculas que transformen esa luz que absorben en un tipo de luz bien específica, que es la que se requiere para inducir la corriente eléctrica. La investigación que publicamos es un paso más para que en el futuro los paneles solares funcionen bajo parámetros de mayor eficiencia.

-¿Cómo hicieron estas pruebas?
-Realizamos simulaciones computacionales y una contribución teórica importante. Pero, además, el peso fuerte del trabajo radica en la colaboración con las instituciones de Alemania, que se encargaron de la parte experimental del proyecto. Me refiero a expertos de las universidades Carl von Ossietzky, Bremen y Ulm. De aquí la importancia de la colaboración y de los acuerdos internacionales que realiza la UNQ.

-¡Felicitaciones!
-Gracias.

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