Periódicos y revistas hechos con papel electrónico. Imágenes de televisión en los vidrios de una ventana. Energía solar en transistores invisibles entretejidos en nuestros abrigos para calentarnos durante el invierno. Esta visión futurista es ya una realidad en el trabajo de científicos que están a la vanguardia del desarrollo tecnológico. Tobin Marks es uno de los grandes innovadores en el campo de la electrónica y la energía solar.
El ganador del Premio Príncipe de Asturias conversa sobre las alternativas que desarrolla para enfrentar la crisis energética y los equipos electrónicos que están transformando nuestro mundo. Habla con serenidad acerca de los nuevos escenarios, sin embargo sus ojos tras los lentes no ocultan su entusiasmo:
Si pudiéramos cosechar un pequeño porcentaje de la energía del Sol que cae a la superficie terrestre, resolveríamos los problemas energéticos que vivimos. Podríamos generar electricidad con su luz, que es gratuita. La luz solar está al alcance de casi todos los países. Los prospectos son extraordinarios, pero requieren de investigación. Tenemos tecnologías existentes que son buenas; tal vez muy costosas, pesadas y difíciles de instalar, pero estoy convencido (ya lo hemos vislumbrado) de que las nuevas generaciones de materiales serán mejores. Probablemente sean plásticos flexibles que podrán imprimirse, al igual que un periódico, y enrollarse y llevarse al lugar donde se incorporarán a los materiales de construcción. Cuando edifiques una casa estarán integrados al tejado.
Hay todo tipo de prospectos interesantes. En los países pobres esto resultaría más económico que importar celdas solares de silicio, que son muy caras, o conseguir el capital que se requiere para refinar el silicio y producirlo. Estamos trabajando en nuevos conceptos de celdas solares donde el material sería un plástico. En principio ahí es donde siento que habrá un gran avance.
Mundo plástico
En este contexto, ¿qué impacto podría tener la investigación sobre la energía solar que usted está haciendo?
La mayoría de los materiales han estado con nosotros por años. Ha habido mejoras graduales, pero el avance principal es reducir el costo aumentando el volumen. Si estamos buscando un gran logro, el reto para los químicos, físicos y científicos que investigan y crean materiales, es encontrar algo que realmente represente un gran cambio, que sea transformador, y eso se daría con nuevos materiales que cuenten con propiedades inusuales.
Usted investiga celdas solares que tienen componentes orgánicos, ¿no es así?
Piense en ellas como un plástico. Si observa a su alrededor, ¿cuántos objetos materiales y cosas que utilizamos todos los días están hechos de plásticos? Esto incluye mucha de la ropa que usamos que contiene poliéster. La capacidad para confeccionar polímeros con todo tipo de propiedades específicas es fascinante.
¿Cómo se le ocurrió la idea de desarrollar este tipo de celdas solares orgánicas?
Empezamos en esto porque me interesé por los polímeros que son semiconductores, como el silicón. Nuestro primer proyecto fue explorar el concepto de transistores que podían imprimirse (como en un periódico) en plásticos que serían flexibles, transparentes. A medida que aprendíamos a hacerlo, empezamos a pensar que las mismas técnicas podrían aplicarse a las celdas solares: podrían imprimirse con materiales confeccionados específicamente para la tarea de absorber la luz y transformarla en electricidad. Así que estamos hablando de un concepto totalmente nuevo en lo que ahora entendemos como electrónica.
Estamos hablando de electrónica invisible.
Sí, y bien podría utilizarse en otras aplicaciones. Podemos imaginar la electrónica invisible en el parabrisas del automóvil. Este plástico sería como una calcomanía que te mostraría (en forma transparente sobre el vidrio) la velocidad y todos los detalles del tablero sin necesidad de mirar hacia abajo constantemente. Podemos también imaginar a un cirujano que usa una pantalla que le muestra datos sobre la presión arterial y el ritmo cardiaco del paciente mientras opera. Los datos se proyectan como en realidad virtual. Todo eso es posible con los transistores transparentes.
Tecnología de uso diario
Cuando imagina el futuro, ¿cuál es su sueño de lo que podría pasar con este tipo de tecnología?
Creo que sería posible acceder a todo tipo de información en tiempo real. Tal vez llevaríamos ropa con sensores integrados para calefacción. Por ejemplo, algo que sería muy fácil de hacer con celdas solares de plástico (tal vez serán algunos de los primeros productos) son dispositivos desenrollables para recargar el celular. Las celdas solares podrían ser parte de una tienda de campaña o de una mochila para un excursionista: mientras camina, su teléfono celular y su geolocalizador (GPS) se recargan. Todo tipo de dispositivos materiales multifuncionales podrán utilizar esta tecnología: nuevas variantes de biosensores y quizá biomonitores, que podrían ser desechables ya que son simples plásticos.
También tendremos el llamado papel electrónico. En los lectores electrónicos actuales es posible descargar libros de tiendas de Internet en unos cuantos segundos. No hay que esperar a que nos lleguen por correo. Además, tienen la ventaja de que si alguien padece un problema visual, se puede hacer el texto más grande. Sin embargo, la desventaja es que están hechos de cristal y si el lector electrónico se cae, tendremos un gran inconveniente. Una compañía en el Reino Unido, Plastic Logic, desarrolla un lector de plástico que será flexible; si se tira no se romperá.
Se podrá leer en la playa como un libro sin temor a que se quiebre…
Así es. Hay compañías de periódicos que están formando colaboraciones para que el periódico llegue de esa manera a tu lector electrónico. Eso también significa que en vez de tener los televisores usuales, como las pantallas de plasma, podríamos tener sólo un cristal en donde se proyectarían las imágenes y los videos. Las pantallas además serán enrollables. Eso se logra, por ejemplo, con diodos orgánicos emisores de luz (oled). La televisión oled de Sony ya es así: tiene 3 mm de grueso y un color magnífico que nunca antes habíamos visto. Ahora Samsung tiene un teléfono con pantalla oled flexible, con una bella calidad de imagen, e imaginamos que es posible recargarlo con una celda fotovoltaica de plástico.
Y todo esto proviene de una buena idea que parecía imposible en algún momento.
Sí, pensar que se podía hacer un transistor de plástico era una idea poco común.
La creatividad se puede definir como el encuentro de ideas distintas en campos separados.
Eso es lo que me fascina. Hacer materiales que hagan cosas que nadie ha conseguido que se realicen.
Nuevos caminos
¿Actualmente en qué tipo de investigación está pensando? ¿Qué nuevas direcciones está siguiendo?
Una son las celdas solares con nuevos tipos de polímeros de una fuerza poco común, con propiedades ópticas o propiedades electrónicas. Nos interesan los materiales que sean transparentes y conductores de electricidad, e investigar cuáles son los límites teóricos que pueden alcanzar. También nos interesa la catálisis para hacer estructuras que puedan usarse como fármacos, desarrollar una química sustentable, hacer procesos químicos que no creen contaminación. Creo que esa va a ser un área muy importante.
Aún hay un problema muy grande: el almacenamiento de energía. ¿Cómo lo están enfrentando?
No estamos trabajando específicamente en almacenamiento, pero muchos de los principios que estamos descubriendo y refinando serán aplicables a las baterías. Usted tiene razón, la energía solar no es tan buena por la noche porque no hay sol. Así que se necesita una forma de almacenar. Son problemas muy importantes y pensamos mucho en ellos.
¿Y la superconductividad a temperatura ambiente?
Ese ha sido un sueño por muchos años. Kamerlingh Onnes recibió el Premio Nobel en 1913 por descubrir la superconductividad a 4º kelvin (por encima del cero absoluto).
Tobin Marks me habla de esta batalla de la ciencia por lograr que la energía fluya sin fricción. En 1987 se otorgó el Premio Nobel a Bednorz y Müller por el desarrollo de materiales que se acercan al ideal de la superconductividad a temperaturas más altas pero muy lejanas todavía de las del entorno. El químico comenta: Hay un aspecto práctico que siempre debemos recordar: los materiales son como una cerámica. No puedes hacer un alambre y es muy difícil transportar mucha corriente en ellos, pero creo que habrá otro salto cuántico. No puedo predecir cuándo. Esos matriales fueron descubiertos por accidente.
Serendipia.
Definitivamente. Pero en la serendipia las personas saben que lo que vieron es importante.
La serendipia necesita una mente activa para verla.
Así es. Incluso hoy no tenemos una teoría completa para la superconductividad de alta temperatura. Realmente no entendemos el mecanismo. Hay tantas cosas maravillosas por descubrir. Eso nos mantiene con energía. Eso y enseñar a nuestros estudiantes. Compartir ideas con ellos es muy importante porque son la próxima generación. Quizá ellos descubran los superconductores de alta temperatura, dice con humildad una de las mentes que revolucionan los escenarios del siglo XXI que corre.
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