{"id":132754,"date":"2015-11-03T08:46:53","date_gmt":"2015-11-03T07:46:53","guid":{"rendered":"http:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/?p=132754"},"modified":"2015-11-03T08:46:53","modified_gmt":"2015-11-03T07:46:53","slug":"el-salto-cuantico-a-la-fama-de-las-perovskitas","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/2015\/11\/03\/132754","title":{"rendered":"El salto (cu\u00e1ntico) a la fama de las perovskitas"},"content":{"rendered":"

Desde su descubrimiento como un mineral en el siglo XIX, pasando por el desarrollo de sus numerosas aplicaciones tecnol\u00f3gicas, nunca antes las perovskitas hab\u00edan protagonizado una revoluci\u00f3n semejante a la que ha desencadenado la utilizaci\u00f3n de materiales h\u00edbridos \u00f3rgano-inorg\u00e1nicos en dispositivos fotovoltaicos, y que tiene el potencial de introducir las energ\u00edas renovables en nuestra vida cotidiana.<\/span><\/em><\/p>\n

Autor: Juan M. Coronado-IMDEA Energ\u00eda<\/span><\/strong><\/p>\n

En la primera mitad del siglo XIX el ge\u00f3logo alem\u00e1n Gustav Rose realiz\u00f3 expediciones por \u00a0<\/span>distintas regiones de Rusia para catalogar y describir cient\u00edficamente las riquezas geol\u00f3gicas todav\u00eda sin catalogar del vasto imperio del Zar. Aunque su campa\u00f1a fue fruct\u00edfera en descubrimientos, seguramente su hallazgo m\u00e1s famoso se produjo en 1839 en los Urales. All\u00ed fue donde encontr\u00f3 una roca poco llamativa, con cristales del sistema c\u00fabico y de color negro o pardo amarillento. Rose decidi\u00f3 homenajear al acad\u00e9mico ruso Lev Aleksevich von Perovski d\u00e1ndole su nombre al nuevo mineral. Quiz\u00e1s, si hubiera imaginado la futura relevancia tecnol\u00f3gica de su descubrimiento habr\u00eda preferido reservarle su propio nombre.<\/span><\/p>\n

Hoy sabemos que la composici\u00f3n qu\u00edmica de la muestra que encontr\u00f3 Rose era aproximadamente (Ca,Sr)TiO3<\/sub><\/span>, y que los materiales con esta estructura presentan propiedades inesperadas y ciertamente notables. As\u00ed, el titanato de estroncio puro, que es posible sintetizar de forma controlada en el laboratorio, es un buen ejemplo de material piezoel\u00e9ctrico, capaz de responder a la presi\u00f3n generando una peque\u00f1a diferencia de <\/span>potencial. Pero las perovskitas puede adoptar una incre\u00edble variedad de composiciones qu\u00edmicas, y de forma paralela sus propiedades f\u00edsicas pueden modularse para abarcar un amplio espectro de aplicaciones. Un ejemplo llamativo de esta capacidad de cambiar de naturaleza se puede encontrar en el estudio de sus propiedades el\u00e9ctricas, ya que sin salirse de esta extensa familia estructural es posible encontrar aislantes, conductores electr\u00f3nicos e i\u00f3nicos e incluso superconductores de alta temperatura. Adem\u00e1s, las perovskitas son importantes en cat\u00e1lisis, en la producci\u00f3n de hidr\u00f3geno por medio de ciclos termoqu\u00edmicos, y en el desarrollo de pilas de combustible de \u00f3xidos s\u00f3lidos.<\/span><\/p>\n

\"\"<\/a><\/span><\/p>\n

Con estos antecedentes resulta obligado preguntarse qu\u00e9 es lo que hace especial a las perovsquitas. Una de las claves de su versatilidad est\u00e1 en su enorme capacidad para combinar un cati\u00f3n de tama\u00f1o grande, A, con otro de menor tama\u00f1o, B, junto con un ani\u00f3n adecuado, X, que, generalmente pero no siempre, es ox\u00edgeno, y formar un compuesto mixto con proporci\u00f3n, ABX3<\/sub><\/span>. Pero esta receta b\u00e1sica se puede complicar enormemente mezclando m\u00e1s de dos cationes en distintas proporciones o incluso creando vacantes entre los aniones. Obviamente esto se traduce en cambios de la red cristalina que deja de ser c\u00fabica para transformarse en estructuras de menor simetr\u00eda (p.e. tetragonal, ortorr\u00f3mbica o hexagonal) Adem\u00e1s es posible encontrar materiales m\u00e1s complejos que intercalan capas de perovsquita con otras redes cristalinas como la del NaCl. Todo esto da lugar a una especie de \u201cLego\u201d cristalino que permite obtener una ampl\u00edsima variedad de materiales, entre los que es posible seleccionar las propiedades deseadas con relativa facilidad.<\/span><\/p>\n

Como consecuencia de estas interesantes caracter\u00edsticas las perovsquitas han sido objeto de innumerables investigaciones. Aunque los superconductores de alta temperatura, con estructuras relacionadas con las perovskitas y composici\u00f3n Ba2<\/sub><\/span>YCu<\/span>3<\/span><\/sub>O<\/span>7-x<\/span><\/sub>, despertaron grandes expectativas en la d\u00e9cada de los 80, no existen precedentes de una revoluci\u00f3n similar a la desencadenada en producci\u00f3n fotovoltaica de electricidad por las perovskitas h\u00edbridas \u00f3rgano-inorg\u00e1nicas. Una prueba del impacto cient\u00edfico que est\u00e1n alcanzando estos materiales h\u00edbridos es la evoluci\u00f3n del n\u00famero de citas en revistas cient\u00edficas que se puede observar en la figura. Estos compuestos, de composici\u00f3n <\/span>CH3<\/sub><\/span>NH<\/span>3<\/span><\/sub>PbI<\/span>3<\/span><\/sub> se utilizaron por primera vez en fecha tan reciente como 2009 en las celdas de colorante (tambi\u00e9n conocidas como celdas de Graztel) como alternativa a los complejos de Ru para la captaci\u00f3n de luz solar. Aunque los resultados fueron inicialmente modestos su capacidad de mejora se puso r\u00e1pidamente de manifiesto, y los investigadores han llevado la eficiencia de este tipo de celdas a valores superiores al 20 % en solo 5 a\u00f1os. Puede parecer un resultado modesto pero si se tiene en cuenta que los dispositivos de Si, que est\u00e1n presentes en todos los huertos solares instalados, han necesitado m\u00e1s de 30 a\u00f1os para alcanzar una eficiencia del 25 % es posible valorar la rapidez de estos avances. Si adem\u00e1s tenemos en cuenta que las celdas basadas en perovskitas h\u00edbridas son m\u00e1s flexibles y adaptables que las basadas en silicio y tienen un aspecto atractivo que permitir\u00eda incorporarlas en elementos tan cotidianos como nuestra ropa, podemos empezar a entender el inesperado protagonismo de estos materiales. No obstante, tambi\u00e9n existen limitaciones importantes como la baja estabilidad de los materiales h\u00edbridos, la dificultad para hacer celdas de tama\u00f1os grandes y la toxicidad del plomo. Pero estos condicionantes forman parte del reto cient\u00edfico, y sin duda, la historia tecnol\u00f3gica de las perovskitas tiene todav\u00eda muchos m\u00e1s interesantes cap\u00edtulos por escribir.<\/span><\/p>\n

Referencias <\/span><\/strong><\/p>\n

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  1. Kojima, K. Teshima, Y. Shirai, and T. Miyasaka: Organometal halide perovskites as visible-light sensitizers for photovoltaic cells. J. Am. Chem. Soc. 131, 6050 (2009).<\/li>\n
  2. Perovskite Oxide for Solid Oxide Fuel Cells T. Ishihara, ed. Springer. Dordrecht (Netherlands). (2009) ISBN 978-0-387-77707-8, 2009<\/li>\n
  3. \n

    \u201cPlacas solares de perovskita\u201d Varum Sivaram. Samuel D. Stranks, Henry J. Snaith, Investigaci\u00f3n y Ciencia. Septiembre 2015 N\u00ba 468<\/p>\n<\/li>\n<\/ol>\n

    \u00a0<\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

    Desde su descubrimiento como un mineral en el siglo XIX, pasando por el desarrollo de sus numerosas aplicaciones tecnol\u00f3gicas, nunca antes las perovskitas hab\u00edan protagonizado una revoluci\u00f3n semejante a la que ha desencadenado la utilizaci\u00f3n de materiales h\u00edbridos \u00f3rgano-inorg\u00e1nicos en dispositivos fotovoltaicos, y que tiene el potencial de introducir las energ\u00edas renovables en nuestra vida cotidiana. Autor: Juan M. Coronado-IMDEA Energ\u00eda En la primera mitad del siglo XIX el ge\u00f3logo alem\u00e1n Gustav Rose realiz\u00f3 expediciones por \u00a0distintas regiones de Rusia para catalogar y describir cient\u00edficamente las riquezas geol\u00f3gicas todav\u00eda sin catalogar del vasto imperio del Zar. Aunque su campa\u00f1a fue\u2026<\/p>\n","protected":false},"author":29,"featured_media":0,"comment_status":"open","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"ngg_post_thumbnail":0},"categories":[1784,547],"tags":[],"blocksy_meta":{"styles_descriptor":{"styles":{"desktop":"","tablet":"","mobile":""},"google_fonts":[],"version":4}},"aioseo_notices":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132754"}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/users\/29"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=132754"}],"version-history":[{"count":3,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132754\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":132759,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/132754\/revisions\/132759"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=132754"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=132754"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.madrimasd.org\/blogs\/energiasalternativas\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=132754"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}