Un equipo de científicos de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Pohang (POSTECH), en Corea del Sur, ha creado una técnica revolucionaria que permite transformar el calor desechado por centros de datos, baterías de vehículos eléctricos y fábricas en electricidad. Lo más destacado es que utilizan silicio, un material barato y abundante, en lugar de metales escasos y costosos como el bismuto o el telurio.
Cada vez que alguien usa inteligencia artificial, por ejemplo al escribir preguntas en plataformas como ChatGPT, los servidores de los centros de datos generan una pequeña cantidad de calor. El auge de estas herramientas ha disparado el consumo global de energía y, con ello, la producción de calor no aprovechado. A esto se suman las baterías de vehículos eléctricos y las grandes plantas industriales, que liberan enormes cantidades de energía térmica al ambiente.
Desde hace años, ingenieros de diversas naciones buscan maneras de capturar ese calor desperdiciado y reincorporarlo como energía eléctrica. Sin embargo, los dispositivos termoeléctricos convencionales dependían de elementos como el bismuto y el telurio, cuya disponibilidad es limitada y cuyas cadenas de suministro son frágiles.
La apuesta por el silicio y su transformación
El silicio es un material de bajo costo y amplia disponibilidad, pero hasta ahora su desempeño como elemento termoeléctrico había sido pobre debido a su elevada conductividad térmica. El grupo de POSTECH, liderado por el profesor Chang-Ki Baek y el candidato a doctorado Ki Yeong Kim, consiguió alterar drásticamente el comportamiento térmico del silicio trabajando a escala nanométrica.
En lugar de usar nanohilos sólidos tradicionales, los investigadores desarrollaron nanotubos de silicio huecos. Este cambio en la estructura permitió reducir la conductividad térmica en un 70% comparado con los cables sólidos. Incluso cuando ambas estructuras tenían la misma superficie, los nanotubos huecos lograron mantenerse a una temperatura 33% más baja.
El fenómeno de localización de fonones
El éxito de esta innovación se debe al comportamiento de los fonones, partículas que representan las vibraciones atómicas y que son las responsables de transportar calor en un sólido. En los cables sólidos, los fonones se mueven sin obstáculos. En los nanotubos huecos, las vibraciones quedan atrapadas en zonas específicas, un efecto llamado localización de fonones. Esta barrera impide que la energía térmica se propague, facilitando una captura más eficiente del calor.
El equipo de POSTECH confirmó que este efecto no depende de la superficie, sino de la estructura interna del material, lo que representa un avance significativo frente a investigaciones previas. Los resultados de su trabajo fueron publicados en la revista Nano Energy.
Ventajas de la nueva tecnología
El principal beneficio de este sistema radica en el uso de silicio, un material que no solo es abundante, sino que también es compatible con la infraestructura actual de fabricación de semiconductores (chips). Los investigadores declararon:
“Porque esta tecnología es altamente compatible con la tecnología de fabricación nacional de semiconductores, este enfoque puede contribuir a liderar el mercado de gestión térmica de próxima generación sin depender de materiales raros.”
Gracias a esta compatibilidad, las posibilidades de una rápida comercialización y adopción masiva aumentan notablemente. Además, la cadena de suministro resulta más estable y menos expuesta a crisis internacionales.
Proyección industrial
El avance de POSTECH está diseñado para integrarse fácilmente en centros de datos, plantas industriales y sistemas de almacenamiento de energía. La capacidad de reutilizar el calor residual como fuente de electricidad no solo impulsa el ahorro energético, sino que también contribuye a la reducción de emisiones contaminantes.
El desarrollo de nanotubos de silicio huecos marca un paso importante hacia la eficiencia energética en sectores de alta demanda, con un potencial de impacto global si la tecnología logra implementarse a gran escala.
Fuente: Infobae