Un sistema híbrido de bacterias y nanocables (una suerte de bacterias ciborg o biohíbrido) que capturan la energía de la luz solar y la transfieren a las bacterias para convertir el dióxido de carbono y el agua en moléculas orgánicas y oxígeno ha sido desarrollado por parte de investigadores químicos de la Universidad de California Berkeley y el Lawrence Berkeley National Laboratory.

La eficacia es mayor que la eficiencia fotosintética de la mayoría de las plantas.

Un sistema para la Tierra y Marte

Este sistema podría ser útil tanto para la Tierra (podría eliminar el dióxido de carbono de la atmósfera) como para Marte (proporcionaría a los colonos materia prima para fabricar compuestos orgánicos que van desde combustibles hasta medicamentos). Según explica el líder del proyecto, Peidong Yang:

Marte, aproximadamente el 96% de la atmósfera es CO2. Básicamente, todo lo que necesita es estos nanocables de semiconductores de silicio para absorber la energía solar y transmitirla a estos insectos para que hagan la química. Para una misión en el espacio profundo, es importante el peso de la carga útil, y los sistemas biológicos tienen la ventaja de que se auto-reproducen: no necesitas enviar mucho. Es por eso que nuestra versión biohíbrida es tan atractiva.

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Fotosíntesis artificial para obtener energía y aire limpio

Estamos, pues, ante un hito en el empaquetamiento de estas bacterias (Sporomusa ovata) en un "bosque de nanocables" para lograr una eficiencia récord: el 3,6% de la energía solar entrante se logra convertir. Es comparable a la planta que mejor convierte CO2 en azúcar: la caña de azúcar, que tiene una eficiencia del 4-5%.

Los nanocables son delgados hilos de silicio de aproximadamente una centésima parte del ancho de un cabello humano, utilizados como componentes electrónicos, y también como sensores y células solares, pero en este experimento en particular, los nanocables se usaron solo como cables conductores, no como absorbentes solares. Un panel solar externo proporcionó la energía.

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Una batería a partir de cianobacterias impresas: usando la fotosíntesis para encender una bombilla o un reloj digital

El sistema funciona como la fotosíntesis que las plantas emplean naturalmente para convertir el dióxido de carbono y el agua en compuestos de carbono. La dieferencia es que aquí se produce una molécula de dos carbonos llamada acetato: esencialmente ácido acético o vinagre. Las moléculas de acetato pueden servir como bloques de construcción para una variedad de moléculas orgánicas, desde combustibles y plásticos hasta medicamentos.

Por el momento, los investigadores continúan buscando formas de aumentar la eficiencia del biohíbrido, y también está explorando técnicas para diseñar genéticamente las bacterias para que sean más versátiles

Cuando se necesita la modificación directa de una superficie mediante la adición de componentes electrónicos personalizados en la llamada electrónica flexible, estamos ante un problema.

La película delgada se adhiere a la piel como un tatuaje temporal, y las primeras versiones de la electrónica flexible carecen de esta versatilidad, así que se necesita una técnica de impresión electrónica sobre la misma piel.

Tatuajes electrónicos

Aaron Franklin, profesor Asociado de Ingeniería Eléctrica e Informática en Duke, ya había desarrollado una nueva tinta que contiene nanocables de plata que se pueden imprimir en cualquier sustrato a bajas temperaturas con una impresora de aerosol. Después de imprimirse, la tinta se seca en menos de dos minutos y conserva su alto rendimiento eléctrico incluso después de soportar una tensión de flexión del 50 por ciento más de mil veces.

Ahora, sin embargo, llevan la tinta conductora un paso más allá y la combinan con otros dos componentes imprimibles para crear transistores funcionales directamente sobre la superficie.

La impresora coloca primero una tira semiconductora de nanotubos de carbono. Una vez que se seca, y sin quitar el sustrato de plástico o papel de la impresora, se imprimen dos nanocables plateados que se extienden varios centímetros desde cada lado. Luego se imprime una capa dieléctrica no conductora de un material bidimensional, nitruro de boro hexagonal, en la parte superior de la tira de semiconductores original, seguida de un electrodo final de puerta de nanocables de plata.

El concepto de los llamados tatuajes electrónicos se desarrolló por primera vez a finales de la década de 2000 en la Universidad de Illinois por John A. Rogers. En lugar de un verdadero tatuaje que se inyecta permanentemente en la piel, los tatuajes electrónicos de Rogers son parches de goma delgados y flexibles que contienen componentes eléctricos igualmente flexibles.

Al margen del área de la salud, estos circuitos electrónicos también se podrán aplicar en otras actividades, como la automoción, para medir parámetros como la temperatura del vehículo o el volumen de la radio.

La famosa marca HP ha querido hacer frente a la famosa Ley de Moore y en vez se centrar su I+D en reducir el tamaño de los transistores ha preferido centrarse en cómo reducir los cables.

Durante décadas, la mejora del rendimiento de los chips se ha obtenido en gran parte reduciendo el tamaño de los transistores y los cables para concentrar más potencia en menos espacio. Pero la reducción del tamaño de los transistores trae consigo problemas de generación de calor, de defectos y problemas físicos básicos.

La arquitectura aplicada parece que proveerá a los nuevos chips de una mayor eficiencia sin repercutir en su tamaño y consumo energético.

Para el equipo de HP sale más rentable en cuanto a funcionamiento y costes reducir el tamaño de los cables y dejar inmutable a los habituales procesadores o chips.

Los investigadores afirman que pueden evitar la reducción del tamaño de los transistores eliminando el cableado y los switches entre las celdas lógicas de la capa de silicio en el FPGA, de forma que habría más espacio para puertas lógicas, que podrían además colocarse más juntas entre sí. El cableado y los switches se sustituyen por una interconexión de nanocables que desempeña las mismas funciones pero que se encuentra en una capa por encima de los transistores.

Su estrategia ha consistido en el uso de una arquitectura que suplanta cables por nanocables programables. Dicha arquitectura se llama FPNI (field programmable nanowire interconnect), y siendo ésta mapeada sobre una FPGA con todas las ventajas que ello reporta.

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