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Investigadores desarrollan una increíble y aterradora batería nuclear portátil.

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Las baterías alimentadas por materiales radiactivos han existido por más de un siglo, pero lo que prometen en el poder generalmente lo hacen a granel.

No ocurre lo mismo con un nuevo tipo de fuente de energía, que combina una estructura novedosa con un isótopo de níquel para empacar diez veces más energía que una celda electroquímica del mismo tamaño. La única pregunta es, ¿estamos listos para la energía nuclear portatil?

Un equipo de investigadores rusos ha dado un nuevo giro a la tecnología que usa la desintegración beta de un elemento radiactivo para crear diferencias en el voltaje.

Su celda electroquímica promedio usa contrastes en la reactividad de varios materiales para generar una diferencia en el potencial de voltaje.

Esto proporciona mucha potencia para el volumen de la batería, especialmente cuando se utilizan materiales como el litio.

Pero como todos sabemos demasiado bien, las baterías basadas en electroquímica simplemente no duran tanto. Tarde o temprano necesitan ser recargados o reemplazados.

La vida útil de una batería nuclear, por otro lado, no se basa en su reactividad, sino en la vida media de su descomposición. En lugar de medirse en horas o días, sus vidas potenciales pueden ser de décadas o incluso siglos.

Las llamadas baterías beta voltaicas se inventaron en 1913. No se parecen en nada a los reactores nucleares en miniatura. En lugar de producir calor, reciben su carga de partículas beta emitidas por un isótopo que golpea electrones de otro material.

Desafortunadamente, esto no resulta exactamente en una inundación de poder torrencial. Para superar este déficit, el chorrito de electrones podría alimentarse en algún tipo de acumulador, como un condensador. Funciona, pero también se agrega al volumen general.

Dado que este tipo de tecnología sería ideal para alimentar cosas a las que no puedes (o no quieres) acceder con frecuencia (como marcapasos o satélites pequeños), la masa añadida es algo que querrás evitar.

Además, la palabra «radioactivo» no es tan encantadora como lo era hace un siglo. Comercializar un marcapasos con energía nuclear en el mundo de hoy exigiría algo más que un tintineo pegadizo; pero este nuevo enfoque podría ayudar a inclinar la balanza.

Los dispositivos están hechos de pilas de isótopo de níquel 63 intercaladas entre un par de diodos semiconductores especiales llamados barrera Schottky.

Esta barrera mantiene una corriente en una dirección, una característica que se usa a menudo para convertir las corrientes alternas en directas.

Al descubrir que el grosor óptimo de cada capa era de solo 2 micrómetros, los investigadores lograron maximizar el voltaje producido por cada gramo de isótopo.

Nickel-63 tiene una vida media de algo más de 100 años, que en un sistema optimizado como este suma hasta 3.300 milivatios-hora de energía por gramo: diez veces la energía específica de su celda electroquímica típica.

Es un paso adelante significativo con respecto a los dispositivos beta voltaicos de níquel 63 anteriores, y si bien no es suficiente para alimentar su teléfono inteligente, sí lo hace útil para una amplia variedad de tareas.

«Cuanto mayor sea la densidad de potencia del dispositivo, más aplicaciones tendrá», dice el director del Instituto Tecnológico de Materiales de Carbón Superduros y Nobles, Vladimir Blank.

Por ejemplo, las generaciones actuales de marcapasos tienen un tamaño de alrededor de 10 centímetros cúbicos y utilizan alrededor de 10 microvatios de potencia proporcionados por una batería electroquímica subcutánea.

La carga inalámbrica a través de la piel podría ser algún día una posibilidad, pero por ahora necesitan ser reemplazados a través de una operación quirúrgica invasiva.

Los marcapasos serían mucho más simples y seguros si tuvieran una fuente de energía que durara más que el paciente, y una célula betavoltaica como esta podría ser ideal.

Pero después de una aventura amorosa inicial con todo lo radiactivo, el atractivo público se ha invertido desde entonces. Medio siglo de lidiar con la amenaza de la guerra atómica y el temor a la lluvia radiactiva ha llevado a la confusión y la desconfianza del poder del isótopo.

Incluso la comunicación de los riesgos de la radiactividad utilizando comparaciones inocuas hace poco para aliviar las preocupaciones sobre el impacto potencial de cualquier material descrito como radiactivo.

Pero para algunos, pequeños dispositivos con energía nuclear serían la tecnología en la que invertir.

Esta investigación fue publicada en Diamond and Related Materials.

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