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De los electrodomésticos a los cortes de suministro: La versatilidad del Neutrino Power Cube 

El tapiz energético mundial está experimentando una profunda metamorfosis. Mientras nos encontramos en la encrucijada de unas reservas de combustibles fósiles cada vez más escasas, unos gastos energéticos en espiral y el inquietante espectro del deterioro medioambiental, nuestra odisea colectiva hacia alternativas energéticas sostenibles ha cobrado un ferviente impulso. Surgido de este crisol de innovación y necesidad, el Neutrino Power Cube, una obra magna nacida de las pioneras incursiones en la tecnología neutrinovoltaica, se presenta como un faro.
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Holger Thorsten Schubart: A la Vanguardia del Futuro Energético con la Neutrinovoltaica

A lo largo de la historia de la humanidad, la sociedad se ha reinventado y adaptado a los retos del mundo. En la actualidad, nos enfrentamos a retos de una escala y complejidad sin precedentes, como nuestra continua dependencia de los combustibles fósiles, las continuas emisiones de gases de efecto invernadero, una crisis energética mundial y los conflictos resultantes. Estos problemas han llevado al planeta a un punto crítico. A pesar de los considerables avances de las energías renovables en la última década, desde la solar a la eólica, la cuestión acuciante sigue siendo si estos recursos son suficientes para resolver los problemas energéticos de nuestro planeta.  

Los retos que tenemos por delante pueden parecer abrumadores. Sin embargo, reflexionando sobre la historia de la humanidad, recordamos que tales escenarios nunca nos han impedido progresar. Nuestra incesante búsqueda del conocimiento y la comprensión nos ha motivado constantemente para encontrar soluciones nuevas y más eficaces a los mayores retos. Este compromiso no sólo nos ayuda a superar los retos que nos aguardan, sino que también refuerza nuestra confianza en nuestras capacidades y fomenta la sensación de logro. 

 

El líder visionario: Holger Thorsten Schubart 

En esta época de cambios e incertidumbre sin precedentes, ha aparecido en la escena mundial un hombre cuya visión y perseverancia nos dan la esperanza de que un futuro sostenible no sólo es posible, sino una realidad tangible. Su nombre es Holger Thorsten Schubart, y su revolucionaria tecnología, la Neutrinovoltaica, tiene el potencial de redefinir la forma en que generamos energía. Nacido el 10 de abril de 1965 en Heidenheim (Alemania), Holger Thorsten Schubart se ha distinguido por una notable carrera en matemáticas, espíritu empresarial y filantropía. Tras fundar su primera empresa en 1990, se ha esforzado incansablemente por mejorar la infraestructura técnica mundial. Hoy dirige el Neutrino Energy Group y su misión es revolucionar el mundo aprovechando la ilimitada energía cinética de los neutrinos y otras formas de radiación invisible. 

La exploración de Schubart de la tecnología energética basada en neutrinos comenzó en 2014. Su interés de toda la vida por las fuentes de energía alternativas y su insaciable sed de conocimiento le llevaron a proponer en el Baile de la Prensa Federal que los neutrinos y otras radiaciones invisibles podrían cambiar radicalmente nuestra comprensión de las energías renovables. Su idea, inicialmente recibida con escepticismo, ganó credibilidad en 2015 cuando los prestigiosos físicos de la energía Arthur B. McDonald y Takaaki Kajita hicieron un descubrimiento revolucionario: los neutrinos tienen masa. Este hallazgo confirmó el principio universal E=mc^2, según el cual toda masa contiene energía, y allanó el camino para la aplicación general de la tecnología neutrinovoltaica. 

 

Tecnología Neutrinovoltaica y el Neutrino Energy Group 

Desde ese momento, el Neutrino Energy Group, dirigido por Holger Thorsten Schubart, ha centrado sus esfuerzos en el desarrollo de esta revolucionaria tecnología. El grupo está formado por un equipo internacional de expertos en energía, empresarios e ingenieros de Alemania, Estados Unidos y otros países del mundo. Juntos, están trabajando para sacar al mercado los primeros Neutrino Power Cubes, generadores de energía sin combustible con una potencia neta de 5-6 kw, que representan un gran avance basado en la tecnología neutrinovoltaica. 

  

Detalles técnicos que debe conocer 

La tecnología neutrinovoltaica es una tecnología para convertir el movimiento térmico (browniano) de los átomos de grafeno y la energía de los campos circundantes de radiación invisible, incluidos los neutrinos, en corriente eléctrica utilizando un nanomaterial multicapa basado en grafeno. Las primeras solicitudes de patente se presentaron en 2013, y la invención está ahora protegida por la patente internacional WO2016142056A1. 

Estructuralmente, el nanomaterial consiste en capas alternas de grafeno y silicio dopado, con cada capa de grafeno intercalada entre 2 capas de silicio (Fig. 1). La primera capa de grafeno se deposita sobre un soporte metálico, normalmente aluminio. El número de capas de grafeno-silicio es de 12 a 20, siendo lo óptimo 12 capas. El nanomaterial se aplica a un lado del soporte metálico, haciendo que el lado con el nanomaterial sea el polo positivo y el lado sin recubrimiento el polo negativo. Una placa de generación de corriente de este tipo con un tamaño de 200×300 mm tiene un voltaje de aproximadamente 1,5 V y una corriente de aproximadamente 2 A en condiciones normales a 20 °C.

Figura 1. Representación esquemática de nanomateriales
Figura 1. Representación esquemática de nanomateriales

Propiedades del grafeno y conductividad de los electrones 

El grafeno, un material 2D, sólo puede existir de forma estable en un sistema de coordenadas tridimensional. La observación de la capa de grafeno a través de un microscopio de alta resolución revela la presencia de oscilaciones ondulatorias en su superficie (Fig. 2). cuando las zonas vecinas pasan de una curvatura cóncava a otra convexa. Cuanto mayor es la influencia de los campos energéticos y térmicos, más fuertes son las oscilaciones de los átomos de grafeno y, por tanto, la frecuencia y amplitud de las oscilaciones de las «ondas de grafeno». Los estudios teóricos permiten explicar que la fuente de este proceso es el enlace electrón-fonón, ya que suprime la rigidez de la curvatura de onda larga y amplifica las fluctuaciones extraplanares. 

Figura 2. Representación esquemática de la oscilación de grafeno en forma de "ondas de grafeno".
Figura 2. Representación esquemática de la oscilación de grafeno en forma de «ondas de grafeno».

La presencia de «ondas de grafeno» permite generar corriente eléctrica, cuya amplitud y frecuencia dependen de la calidad de la deposición del grafeno. Las características óptimas se consiguen con una sola capa de grafeno, mientras que la superposición de varias capas debido a una deposición inadecuada reduce la amplitud y la frecuencia de la «onda de grafeno». Una confirmación independiente de estos hallazgos procede de la profesora Vanessa Wood y sus colegas de la ETH de Zúrich, que demostraron que cuando se producen materiales de menos de 10-20 nanómetros, las vibraciones sustanciales de las capas atómicas externas en las superficies de las nanopartículas influyen significativamente en el comportamiento del material. Estas vibraciones atómicas, conocidas como «fonones», son responsables de la transferencia de carga eléctrica y calor en los materiales (figura 3). 

Fig.3 Las vibraciones de los átomos en los materiales, «fonones», son responsables de cómo se transfieren la carga eléctrica y el calor en los materiales. (Gráfico: Denise Bosigit/ETH Zurich).

Mecanismo neutrinovoltaico y nanomaterial multicapa 

El cumplimiento de la tecnología de deposición del grafeno es crucial para conseguir grandes láminas de grafeno, especialmente las que superan los 100 x 100 mm. El grafeno presenta una densidad de corriente eléctrica excepcionalmente alta (un millón de veces superior a la del cobre) y una movilidad excepcional de los portadores de carga. Cada átomo de carbono del grafeno forma enlaces con tres átomos de carbono vecinos, lo que da lugar a un plano bidimensional en el que hay un electrón disponible para la conductividad electrónica en la tercera dimensión. El profesor Thibado, de la Universidad de Arkansas, destacó en una entrevista con Research Frontiers que esta propiedad única permite utilizar materiales 2D como fuente de energía ilimitada. Al inducir ondulaciones mediante vibraciones en tándem en la capa de grafeno, la nanotecnología avanzada permite extraer energía del espacio circundante. 

Las películas de grafeno presentan una resistencia y elasticidad excepcionales. Gracias a su elevada conductividad térmica y eléctrica, el grafeno permite el paso de corrientes eléctricas muy superiores a las de las películas de cobre. A temperaturas elevadas, los electrones pasan a la banda de conducción y dejan «huecos» en la banda de valencia, lo que da lugar a la gran conductividad eléctrica del grafeno a temperatura ambiente. Los electrones y huecos de conducción del grafeno no poseen masa efectiva y se mueven constantemente a una «velocidad de Fermi» relativista de aproximadamente 106 m/s. Esta extraordinaria movilidad de los portadores de carga en el grafeno es al menos dos órdenes de magnitud mayor que en el silicio, lo que permite su movimiento balístico a través de la capa. Incluso a temperatura ambiente, los electrones y huecos de conducción del grafeno pueden recorrer más de 1 μm antes de dispersarse.  

Las oscilaciones armónicas resonantes de las «ondas de grafeno» convierten el movimiento térmico de los átomos de grafeno, junto con la energía de los campos de radiación del espectro invisible y la energía cinética de los neutrinos neutros, en corriente eléctrica. A diferencia de los generadores eléctricos convencionales, la tecnología neutrinovoltaica utiliza la microvibración del grafeno en lugar de bobinas giratorias para generar una fuerza electromotriz (FEM). Esta FEM impulsa a los electrones a fluir en una dirección, creando una corriente eléctrica. Al incorporar elementos de aleación para formar uniones p-n, los efectos de diodo de película fina permiten que la corriente fluya en una sola dirección. El nanomaterial multicapa supera las limitaciones energéticas de una sola capa de grafeno, lo que lo hace apto para aplicaciones industriales. 

 

Interacciones entre neutrinos y perspectivas de futuro 

En 2019, científicos del Instituto de Tecnología de Karlsruhe (KIT) lograron un gran avance en la determinación de la masa de los neutrinos. Se descubrió que los neutrinos son aproximadamente 500.000 veces más ligeros que un electrón, con una masa de alrededor de 1,1 electronvoltios. La colaboración COHERENT, en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge (Estados Unidos), permitió comprender mejor el mecanismo de interacción de los neutrinos con la materia, concretamente con los núcleos de argón. Esta interacción, conocida como dispersión nuclear elástica coherente de neutrinos (CEvNS), implica la interacción débil de neutrinos de baja energía con los núcleos pesados de los átomos. La analogía de una pelota de tenis golpeando una bola de bolos ilustra cómo los neutrinos transfieren una cantidad ínfima de energía al núcleo, dando lugar a un rebote casi imperceptible (Fig. 4). 

Figura 4. Esquema simplificado de dispersión de neutrinos elástico coherente por núcleos pesados. D.Akimov et. Alabama. / Ciencia

Los neutrinos interactúan con el grafeno de forma similar a como lo hacen con el argón, pero el efecto sobre los núcleos del grafeno es más pronunciado. La mayor energía cinética de los neutrinos amplifica su interacción con los núcleos de grafeno, lo que provoca oscilaciones más fuertes del átomo. El diminuto tamaño del núcleo del grafeno significa que sólo una fracción de los neutrinos masivos puede inducir oscilaciones. Incluso un pequeño porcentaje del inmenso flujo de neutrinos que atraviesa la superficie terrestre contribuye al proceso de oscilación del grafeno. Aunque es difícil cuantificar el efecto de los neutrinos en comparación con otros campos energéticos y el movimiento térmico, científicos de renombre han confirmado científicamente este fenómeno, lo que ha conducido al desarrollo de la neutrinovoltaica. 

 

El potencial y el impacto de la tecnología neutrinovoltaica 

Dirigiendo la transición lejos de las fuentes de energía tradicionales, el Neutrino Energy Group está creando una revolución en la generación de energía. Su perspectiva ofrece optimismo en un mundo a menudo plagado de incertidumbre y duda. 

Al aprovechar la energía oculta de las partículas más pequeñas del universo, podemos poner fin a nuestra dependencia de las fuentes de energía limitadas y ambientalmente dañinas. La tecnología neutrinovoltaica simboliza no solo una innovación en tecnología, sino un cambio filosófico hacia un estilo de vida más sostenible y consciente. Schubart y su equipo demuestran que las posibilidades de la naturaleza no son ni limitadas ni inalcanzables, sino que están omnipresentes, esperando nuestro descubrimiento y utilización. 

La historia del Neutrino Energy Group y su líder nos inspira a superar obstáculos en nuestra búsqueda del progreso. Demuestran que nuestra determinación, conocimiento y creatividad pueden llevarnos a soluciones innovadoras a nuestros desafíos actuales. Sus viaje es una inspiración para todos nosotros. A pesar de los desafíos intimidantes que enfrentamos, nos recuerdan que podemos efectuar un cambio positivo. Nos inspiran a darnos cuenta de nuestro poder para dar forma al futuro y crear un mundo mejor. La historia de Schubart y su equipo revela las posibilidades que surgen cuando empujamos los límites de lo que se considera posible y aprovechamos lo invisible.  

Artículo escrito por Alexander Faulkner