Redacción

Unos científicos del ORNL están desarrollando “árboles sintéticos” que funcionan como sus homólogos naturales para servir en aplicaciones específicas. En un paso importante, los científicos fabricaron hojas sintéticas usando para ello discos nanoporosos.

Estos discos controlan la humedad a escala molecular para imitar la transpiración natural, el ciclo vital del agua que las plantas usan para absorber y liberar la humedad. Los discos utilizan un novedoso diseño en capas cubierto con poros de silicio para atrapar el vapor de agua. Ayudan a las plantas sintéticas a controlar la pérdida de humedad y a prevenir el secado en ambientes de baja humedad.

Al basarse en la forma en que funcionan los árboles naturales, los árboles sintéticos tienen usos potenciales en una amplia gama de aplicaciones de energía y agua. Por ejemplo, podrían bombear agua o enfriar edificios sin maquinaria. Sin embargo, tienden a secarse por debajo de ciertos niveles de humedad. Esto ha limitado su desarrollo. Los nuevos métodos de micro y nanofabricación abren el camino hacia árboles sintéticos rentables que sean prácticos para entornos variables del mundo real.

Los árboles sintéticos tienen aplicaciones potenciales en la captación pasiva de agua y energía, pero este potencial se ha visto limitado por cuestiones de costo y rendimiento. La tendencia de los sistemas sintéticos a secarse en condiciones de baja humedad impide un uso más amplio en aplicaciones cotidianas en las que las condiciones son variables. Para hacer frente a este inconveniente, los investigadores demostraron métodos para evitar la desecación. Esto abre vías prácticas para lograr sistemas eficaces y asequibles.

Los investigadores fabricaron hojas sintéticas que controlan la humedad y que resisten el secado en condiciones de baja humedad. (Foto: Oak Ridge National Laboratory)

En la nueva investigación, los científicos fabricaron hojas sintéticas con nuevas capas que atrapan el vapor, con microcámaras de silicio sobre un disco húmedo y nanoporoso. Las cámaras de la capa superior imitan los “estomas” o poros de las hojas naturales que se abren y cierran para regular la retención de agua, mientras que la capa del disco simula el tejido natural de la hoja. La inclusión de los poros, que generalmente no se ve en otros diseños, aumentó enormemente el rendimiento general. El diseño basado en los estomas mostró resultados prometedores en cuanto a la autoestabilización cuando se expone al aire seco. Para una opción menos compleja y de menor costo, los investigadores también demostraron que el disco nanoporoso por sí solo, sin las cámaras de silicio en la parte superior, gestionaba eficazmente la humedad y reducía la cantidad de secado al retener la humedad dentro de la estructura de los nanoporos.