ES2351742B1

ES2351742B1 - METHOD AND SYSTEM TO REDUCE OR ELIMINATE THE CONTENT OF GREENHOUSE GASES IN A GAS OR GAS MIXTURE.

Info

Publication number: ES2351742B1
Application number: ES200800312A
Authority: ES
Inventors: Ricardo Garcia Garcia; Francesco Zerbetto
Original assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC; Universita di Bologna
Current assignee: Consejo Superior de Investigaciones Cientificas CSIC; Universita di Bologna
Priority date: 2008-02-05
Filing date: 2008-02-05
Publication date: 2011-12-12
Anticipated expiration: 2028-02-05
Also published as: ES2351742A1; WO2009098346A1

Abstract

Método y sistema para reducir o eliminar el contenido de gases de efecto invernadero en un gas o mezcla de gases.#El método comprende utilizar un microscopio de fuerzas atómicas (AFM) para la aplicación de un campo eléctrico elevado ({aprox}10 V/nm) mediante la aplicación de un correspondiente voltaje (V) moderado (10-100 V) a través de una punta (P) del microscopio y un substrato (S) semiconductor o conductor, entre los cuales se dispone un volumen de un gas de efecto invernadero o de una mezcla de gases (G) contenedora de los mismos, tales como dióxido de carbono o metano, cuyas moléculas son así activadas químicamente y posteriormente reaccionan entre sí para formar productos (D) derivados de carbono que se depositarán en fase sólida sobre la superficie del substrato (S).#El sistema está adaptado para aplicar el método propuesto disponiendo los diferentes elementos en el interior de una cámara cerrada (C).Method and system to reduce or eliminate the content of greenhouse gases in a gas or gas mixture. # The method comprises using an atomic force microscope (AFM) for the application of a high electric field ({approx} 10 V / nm) by applying a corresponding moderate voltage (V) (10-100 V) through a microscope tip (P) and a semiconductor or conductor substrate (S), between which a volume of a gas of greenhouse effect or a mixture of gases (G) containing them, such as carbon dioxide or methane, whose molecules are thus chemically activated and subsequently react with each other to form carbon-derived products (D) that will be deposited in solid phase on the surface of the substrate (S). # The system is adapted to apply the proposed method by arranging the different elements inside a closed chamber (C).

Description

Método y sistema para reducir o eliminar el contenido de gases de efecto invernadero en un gas o mezcla de gases. Method and system to reduce or eliminate the content of greenhouse gases in a gas or gas mixture.

Sector de la técnica Technical sector

La presente invención concierne en general a un método y un sistema para reducir o eliminar el contenido de gases de efecto invernadero en un gas o mezcla de gases mediante la aplicación de un campo eléctrico sobre dicho gas o mezcla de gases, y en particular a un método y un sistema que utilizan un microscopio de fuerzas atómicas, o AFM, para la aplicación de dicho campo eléctrico. The present invention generally concerns a method and system for reducing or eliminating the content of greenhouse gases in a gas or gas mixture by applying an electric field on said gas or gas mixture, and in particular a method and a system that use a microscope of atomic forces, or AFM, for the application of said electric field.

Estado de la técnica State of the art

La información cientíﬁca más solvente reunida hasta la fecha conﬁrma el origen antropomórﬁco del cambio climático (Climate Change 2007, The physical science basis, The IPCC Fourth assesment report). Este cambio es en gran medida debido a la emisión de gases de efecto invernadero proveniente del uso de combustibles fósiles (petroleo, gas natural, carbón, madera, alcohol) para la producción de energía o el transporte. Debido a que esos procesos involucran la emisión de dióxido de carbono (CO2), la proporción del mismo a aumentado considerablemente en los últimos 100 años desde aproximadamente 300 ppm a 379 ppm (2005). Se estima que aproximadamente 2/3 del CO2 liberado a la atmósfera proviene de procesos de combustión. Aunque el dióxido de carbono no es el gas de efecto invernadero más poderoso, sí es el más abundante, por lo tanto se señala a este como el gran responsable del cambio climático. Diversos procesos o mecanismos se han propuesto para detener o ralentizar este proceso. Unos pasan por mejorar la eﬁciencia en el uso de energía, otros por aumentar la masa forestal o por el desarrollo de combustibles basados en productos vegetales. También se ha propuesto secuestrar directamente CO2 desde las centrales térmicas e inyectarlo en depósitos naturales subterráneos. Además se han propuesto diversos caminos catalíticos para activarelCO2. Al ser el CO2 una molécula con un calor de formación elevado y negativo (-394 kJ mol-1 o 4.1 eV) es muy inerte, por lo tanto es difícil de activarlo y mucho más a bajas temperaturas. La naturaleza provee de un complejo mecanismo pero a la vez muy efectivo para transformar el CO2 en glucosa mediante el ciclo de Calvin. Este mecanismo permite ﬁjar y reducir el número de moléculas de CO2. Sin embargo, este mecanismo además de ser muy complejo requiere de la presencia de una fuente de energía externa para iniciar la secuencia de reacciones químicas. The most solvent scientific information gathered to date confirms the anthropomorphic origin of climate change (Climate Change 2007, The physical science basis, The IPCC Fourth assesment report). This change is largely due to the emission of greenhouse gases from the use of fossil fuels (oil, natural gas, coal, wood, alcohol) for energy production or transportation. Because these processes involve the emission of carbon dioxide (CO2), the proportion has increased considerably in the last 100 years from approximately 300 ppm to 379 ppm (2005). It is estimated that approximately 2/3 of the CO2 released into the atmosphere comes from combustion processes. Although carbon dioxide is not the most powerful greenhouse gas, it is the most abundant, therefore it is pointed out as the major responsible for climate change. Various processes or mechanisms have been proposed to stop or slow down this process. Some go through improving efficiency in energy use, others by increasing forest mass or by developing fuels based on plant products. It has also been proposed to directly sequester CO2 from thermal power plants and inject it into underground natural deposits. In addition, various catalytic pathways for activating CO 2 have been proposed. Being CO2 a molecule with a high and negative formation heat (-394 kJ mol-1 or 4.1 eV) is very inert, therefore it is difficult to activate it and much more at low temperatures. Nature provides a complex mechanism but at the same time very effective to transform CO2 into glucose through the Calvin cycle. This mechanism allows to fix and reduce the number of CO2 molecules. However, in addition to being very complex, this mechanism requires the presence of an external energy source to initiate the sequence of chemical reactions.

También se conocen documentos de patente que proponen aplicar campos eléctricos para tratar gases con el ﬁn de ionizar sus moléculas, para transformarlos en otros compuestos, o reducirlos cuando se trata de gases de efecto invernadero, tales como el dióxido de carbono o el metano. Patent documents are also known that propose applying electric fields to treat gases in order to ionize their molecules, to transform them into other compounds, or to reduce them when it comes to greenhouse gases, such as carbon dioxide or methane.

Uno de tales documentos es la patente US5019355A1, la cual propone un dispositivo eléctrico para la conversión de moléculas de un peso molecular determinado, tales como metano, en moléculas de un peso molecular distinto, como por ejemplo en heptano u octano. El dispositivo comprende una cámara de reacción con una serie de tubos con superﬁcies semiconductoras por las cuales circula una corriente eléctrica. Por el interior de los tubos se hace circular el gas a tratar, cuyas moléculas se ionizan, aceleran y combinan con otras moléculas para formar otras moléculas mayores, las cuales pueden segmentarse en otras menores. One such document is US5019355A1, which proposes an electrical device for the conversion of molecules of a certain molecular weight, such as methane, into molecules of a different molecular weight, such as heptane or octane. The device comprises a reaction chamber with a series of tubes with semiconductor surfaces through which an electric current circulates. Inside the tubes the gas to be treated is circulated, whose molecules are ionized, accelerated and combined with other molecules to form other larger molecules, which can be segmented into smaller ones.

Otro de dichos documentos es la patente US6508991B2, la cual propone un dispositivo y un método para tratar gases de escape con el ﬁn de reducir la contaminación. El gas se hace pasar por una cámara a través de dos rejillas metálicas separadas entre sí una distancia que describen que puede ir desde 0,317 hasta 2,54 cm., a una de las cuales se le aplica un voltaje pulsado con una frecuencia predeterminada en función de la aplicación. Se propone eliminar así dióxido de carbono, monóxido de carbono, etc. Opcionalmente se hace pasar al gas ionizado por una segunda cámara a través de un estrato adecuado. Los valores de voltaje que se proponen en dicha patente son muy elevados (de un valor que va desde 10.000 hasta 100.000 V), pero necesarios para crear un campo eléctrico que sea efectivo a la hora de ionizar las moléculas del gas de escape. Obviamente dicho voltaje de tan alto valor implica una gran variedad de problemas, tanto por lo que se reﬁere a la complejidad y alto coste de generación del mismo, como a los efectos peligrosos que puede provocar en un usuario del sistema de escape que incorpore el dispositivo propuesto en dicha patente. Another such document is US6508991B2, which proposes a device and a method for treating exhaust gases in order to reduce pollution. The gas is passed through a chamber through two metal grilles separated from each other a distance that describes that it can range from 0.317 to 2.54 cm., At one of which a pulsed voltage is applied with a predetermined frequency depending on of the application. It is proposed to eliminate carbon dioxide, carbon monoxide, etc. Optionally, the ionized gas is passed through a second chamber through a suitable layer. The voltage values proposed in said patent are very high (with a value ranging from 10,000 to 100,000 V), but necessary to create an electric field that is effective in ionizing the exhaust gas molecules. Obviously, said voltage of such high value implies a great variety of problems, both in terms of the complexity and high cost of generating it, as well as the dangerous effects that can be caused in a user of the exhaust system that incorporates the device proposed in said patent.

Por otra parte desde hace varias décadas es notorio que bajo ciertas circunstancias la aplicación de un voltaje entre dos superﬁcies conductoras puede dar lugar a la creación de un plasma que a su vez favorece la deposición de películas aislantes o semiconductoras. Esto ha dado lugar a un método muy usado en microelectrónica conocido como “plasma enhanced chemical vapor deposition” (ver Principies of plasma discharges and materials processing, M.A. Lieberman and A.J. Lichtenberg, Wiley-Interscience, 2005). Aunque este proceso implica la generación de corrientes electroiónicas elevadas. Asimismo mediante el empleo del microscopio de ionización de campo ha sido posible generar campos eléctricos muy intensos (∼10-40 V/nm.). Esta técnica ha permitido inducir una gran variedad de reacciones químicas como la protonación o la eliminación de hidrógeno (R. Gomer, Field emission and ﬁeld ionization, American Institute of Physics, New York 1993). Por ejemplo se puede considerar la reacción On the other hand, for several decades it is notorious that under certain circumstances the application of a voltage between two conductive surfaces can lead to the creation of a plasma that in turn favors the deposition of insulating or semiconductor films. This has resulted in a method widely used in microelectronics known as "plasma enhanced chemical vapor deposition" (see Principles of plasma discharges and materials processing, M.A. Lieberman and A.J. Lichtenberg, Wiley-Interscience, 2005). Although this process involves the generation of high electroionic currents. Also by using the field ionization microscope it has been possible to generate very intense electric fields (∼10-40 V / nm.). This technique has allowed to induce a great variety of chemical reactions such as protonation or the elimination of hydrogen (R. Gomer, Field emission and ﬁ eld ionization, American Institute of Physics, New York 1993). For example, the reaction can be considered

donde M representa un substrato metálico (ver Figura 1). Los campos eléctricos empleados son del mismo orden que los campos eléctricos existentes en el interior de los átomos y moléculas. Por lo tanto son lo suﬁcientemente fuertes para inducir la reordenación de los orbitales moleculares. Sin embargo, para efectuar los experimentos anteriores es necesario de disponer de un soﬁsticado equipo de ultra alto vacío, además de puntas metálicas muy aﬁladas y fuentes eléctricas de mucha potencia. Por todo ello los experimentos anteriores no son económicamente viables para la transformación a gran escala de moléculas. where M represents a metallic substrate (see Figure 1). The electric fields used are of the same order as the existing electric fields inside the atoms and molecules. Therefore they are strong enough to induce the rearrangement of molecular orbitals. However, to perform the above experiments it is necessary to have a sophisticated ultra-high vacuum equipment, in addition to very sharp metal tips and high power electrical sources. Therefore, the previous experiments are not economically viable for large-scale transformation of molecules.

El grupo que dirige el presente co-inventor (R. García) ha realizado experimentos para desarrollar un nanolitografía basada en el conﬁnamiento local de reacciones químicas en un menisco líquido (R. García et al. J. Appl. Phys. 86, 1898 (1999); R. García, R.V. Martínez and J. Martínez, Chem. Soc. Rev. 35, 29 (2006)). El proceso requiere la aplicación de un pulso de voltaje entre la punta de un microscopio de fuerzas atómicas y una muestra. Inicialmente se demostró que era posible descomponer moléculas de agua (el agua posee un calor de formación de -293 kJ/mol o 3.05 eV). Las estructuras formadas presentaban resistencia al ataque químico mediante ácidos como HF. Los experimentos también indicaron que es necesario aplicar un voltaje umbral para iniciar el proceso de la descomposición. The group that directs the present co-inventor (R. García) has carried out experiments to develop a nanolithography based on the local con ﬁ nition of chemical reactions in a liquid meniscus (R. García et al. J. Appl. Phys. 86, 1898 ( 1999); R. García, RV Martínez and J. Martínez, Chem. Soc. Rev. 35, 29 (2006)). The process requires the application of a voltage pulse between the tip of a microscope of atomic forces and a sample. Initially it was shown that it was possible to decompose water molecules (the water has a heat of formation of -293 kJ / mol or 3.05 eV). The structures formed exhibited resistance to chemical attack by acids such as HF. Experiments also indicated that it is necessary to apply a threshold voltage to start the decomposition process.

Experimentos de reactividad química y espectroscopia de rayos-X de las estructuras generadas mediante la utilización de moléculas de agua reveló la formación de depósitos de óxido de silicio (M. Lazzarino et al., Appl. Phys. Lett. 81, 2842 (2002)). Experiments of chemical reactivity and X-ray spectroscopy of the structures generated by the use of water molecules revealed the formation of silicon oxide deposits (M. Lazzarino et al., Appl. Phys. Lett. 81, 2842 (2002) ).

Descripción de la invención Description of the invention

Parece necesario ofrecer una alternativa al estado de la técnica, que cubra las lagunas halladas en el mismo y que igual que en US6508991A1 permita aplicar un gran campo eléctrico a un gas indeseado con el ﬁn de descomponerlo, pero mediante un voltaje de valores muy bajos en comparación con los utilizados en dicho antecedente. It seems necessary to offer an alternative to the state of the art, which covers the gaps found therein and which, as in US6508991A1, allows a large electric field to be applied to an unwanted gas in order to decompose it, but by means of a voltage of very low values. comparison with those used in said background.

La presente invención concierne, en un primer aspecto, a un método para reducir o eliminar el contenido de gases de efecto invernadero en un gas o mezcla de gases, que comprende aplicar un campo eléctrico entre un primer y un segundo elementos al menos parcialmente conductores entre los cuales se dispone un volumen de un gas de efecto invernadero o de una mezcla de gases contenedora de uno o más gases de efecto invernadero, tales como dióxido de carbono, metano, etc. The present invention concerns, in a first aspect, a method for reducing or eliminating the content of greenhouse gases in a gas or gas mixture, which comprises applying an electric field between a first and second at least partially conductive elements between which provides a volume of a greenhouse gas or a mixture of gases containing one or more greenhouse gases, such as carbon dioxide, methane, etc.

El método propuesto por la presente invención comprende utilizar un microscopio de fuerzas atómicas para la aplicación de dicho campo eléctrico, mediante la aplicación de un correspondiente voltaje a través de cómo mínimo una punta, o protrusión utilizada como punta, de dicho microscopio de fuerzas atómicas, siendo dicha punta dicho primer elemento. The method proposed by the present invention comprises using a microscope of atomic forces for the application of said electric field, by applying a corresponding voltage through at least one tip, or protrusion used as a tip, of said atomic forces microscope, said tip being said first element.

El método comprende disponer a una superﬁcie conductora o semiconductora de dicho segundo elemento enfrentada y separada de dicha punta una distancia predeterminada, dentro de un rango que va desde 0 hasta varias micras, aunque preferentemente del orden de nanómetros, y con mayor preferencia entre1y50nm, ya que dichas distancias tan pequeñas son las conseguidas habitualmente mediante la utilización de un AFM, lo que posibilita que aplicando un voltaje de bajo valor, tal como 10 V, se consiga aplicar un campo eléctrico muy elevado, tal como de 0.2-10 V/nm. The method comprises providing a predetermined distance to a conductive or semiconductor surface of said second facing element and separated from said tip, within a range from 0 to several microns, although preferably of the order of nanometers, and more preferably between 1 and 50 nm, since that such small distances are usually those obtained through the use of an AFM, which makes it possible to apply a very high electric field, such as 0.2-10 V / nm, by applying a low value voltage, such as 10 V .

La mencionada aplicación de un campo eléctrico se lleva a cabo mediante el método propuesto por la invención para activar químicamente las moléculas de dicho gas o gases de efecto invernadero para su posterior reacción para formar productos que se depositarán en fase sólida sobre dicha superﬁcie conductora o semiconductora de dicho segundo elemento, o substrato, sin el paso por ninguna fase líquida. The aforementioned application of an electric field is carried out by the method proposed by the invention to chemically activate the molecules of said greenhouse gas or gases for subsequent reaction to form products that will be deposited in solid phase on said conductive or semiconductor surface. of said second element, or substrate, without going through any liquid phase.

En función del ejemplo de realización el método se lleva a cabo a temperatura ambiente, a temperaturas por debajo de 0ºC, a temperaturas superiores a 50ºC o a temperaturas iguales o inferiores a 50ºC. Depending on the exemplary embodiment, the method is carried out at room temperature, at temperatures below 0 ° C, at temperatures above 50 ° C or at temperatures at or below 50 ° C.

Con el ﬁn de trabajar en un ambiente controlado, por ejemplo en lo que se reﬁere a la mencionada temperatura de trabajo, el método comprende introducir dicho gas o mezcla de gases en una cámara cerrada en el interior de la cual se hallan dispuestas dicha punta y dicho substrato. In order to work in a controlled environment, for example in what refers to the mentioned working temperature, the method comprises introducing said gas or mixture of gases into a closed chamber inside which said tip and said substrate.

El método comprende una etapa previa de reducción de la humedad en el interior de dicha cámara, que para un ejemplo de realización se lleva a cabo mediante el bombeo en dicha cámara cerrada de aire seco. The method comprises a previous stage of humidity reduction inside said chamber, which for an exemplary embodiment is carried out by pumping in said closed chamber of dry air.

Por lo que se reﬁere a la punta del microscopio de fuerzas atómicas a utilizar, ésta es para un ejemplo de realización una punta metálica, tal como Au, Pt, Ti,Wocualquier otro metal, para otro ejemplo de realización una punta de un material semiconductor, tal como silicio o nitruro de silicio, y para otro ejemplo de realización más el método comprende utilizar como punta de dicho microscopio de fuerzas atómicas una punta aislante recubierta por una película conductora. As regards the microscope tip of atomic forces to be used, this is for one embodiment an metal tip, such as Au, Pt, Ti, or any other metal, for another embodiment a tip of a semiconductor material , such as silicon or silicon nitride, and for another embodiment, the method comprises using an insulating tip covered by a conductive film as the tip of said atomic force microscope.

En cuanto a la mencionada aplicación de dicho voltaje a través de dicha punta el método comprende, en función del ejemplo de realización, llevarla a cabo mediante la aplicación de una tensión continua o de unos pulsos de voltaje con una frecuencia predeterminada, en general pulsos rectangulares. As for the said application of said voltage through said tip, the method comprises, depending on the exemplary embodiment, carrying it out by applying a continuous voltage or voltage pulses with a predetermined frequency, in general rectangular pulses .

El método propuesto comprende utilizar dicho microscopio de fuerzas atómicas operando en sus modos de contacto y/o en sus modos dinámicos. The proposed method comprises using said atomic force microscope operating in its contact modes and / or in its dynamic modes.

En función de la aplicación el método comprende utilizar unos mecanismos de realimentación de dicho microscopio de fuerzas atómicas, o utilizar dicho AFM prescindiendo de la utilización de mecanismos de realimentación. Depending on the application, the method comprises using a feedback mechanism of said atomic force microscope, or using said AFM regardless of the use of feedback mechanisms.

Para un ejemplo de realización el método comprende utilizar uno o ambos de dichos primer y segundo elementos poseedores de una respectiva superﬁcie formada por múltiples protrusiones o estructuras, con el ﬁn de aumentar localmente el campo eléctrico aplicado entre ambos elementos, y poder así tratar a la vez un mayor volumen de gas, con el consiguiente aumento de productividad. For one embodiment, the method comprises using one or both of said first and second elements possessing a respective surface formed by multiple protrusions or structures, in order to locally increase the electric field applied between both elements, and thus be able to treat the a greater volume of gas, with the consequent increase in productivity.

La presente invención concierne también, en un segundo aspecto, a un sistema para reducir o eliminar el contenido de gases de efecto invernadero en un gas o mezcla de gases, que comprende: The present invention also concerns, in a second aspect, a system for reducing or eliminating the content of greenhouse gases in a gas or gas mixture, comprising:

--: una cámara cerrada con una entrada para la introducción de un gas de efecto invernadero o de una mezcla de gases contenedora de al menos un gas de efecto invernadero, a closed chamber with an entrance for the introduction of a greenhouse gas or a mixture of gases containing at least one greenhouse gas,

--: un primer y un segundo elementos como mínimo parcialmente conductores dispuestos en el interior dicha cámara, y a first and second at least partially conductive elements arranged inside said chamber, and

--: una fuente de tensión en conexión con uno o ambos de dichos elementos para aplicar un voltaje a través de cómo mínimo uno de dichos elementos, generando un campo eléctrico entre los mismos afectando a un volumen de dicho gas de efecto invernadero o de dicha mezcla de gases dispuesto entre ambos electrodos. a voltage source in connection with one or both of said elements to apply a voltage across at least one of said elements, generating an electric field between them affecting a volume of said greenhouse gas or said gas mixture arranged between both electrodes.

El sistema propuesto comprende un microscopio de fuerzas atómicas en conexión con dicha fuente de tensión, siendo dicho primer elemento como mínimo una punta, o protrusión utilizada como punta, de dicho microscopio de fuerzas atómicas. The proposed system comprises a microscope of atomic forces in connection with said voltage source, said first element being at least one tip, or protrusion used as a tip, of said atomic forces microscope.

El sistema propuesto está adaptado para aplicar el método propuesto por el primer aspecto de la invención. The proposed system is adapted to apply the method proposed by the first aspect of the invention.

La aplicación del método de la invención aporta una gran ventaja económica, puesto que el coste en energía eléctrica de aplicación por tonelada de CO2 es del orden de un euro, muy por debajo del coste de los derechos de emisión, que está en torno a los 30 euros por tonelada de CO2. The application of the method of the invention provides a great economic advantage, since the cost in application electric energy per ton of CO2 is of the order of one euro, well below the cost of the emission rights, which is around 30 euros per ton of CO2.

Breve descripción de las ﬁguras Brief description of the ﬁ gures

Las anteriores y otras ventajas y características se comprenderán más plenamente a partir de la siguiente descripción detallada de unos ejemplos de realización con referencia a los dibujos adjuntos, que deben tomarse a título ilustrativo y no limitativo, en los que: The foregoing and other advantages and features will be more fully understood from the following detailed description of some embodiments with reference to the attached drawings, which should be taken by way of illustration and not limitation, in which:

La Figura 1 muestra las curvas de energía potencial que experimentaría una molécula de metano adsorbida sobre una punta de AFM en presencia de un campo eléctrico (F). Se ilustran los casos de una molécula neutra y otra ionizada. Los diagramas de la izquierda muestran la energía potencial sin campo eléctrico. Las curvas de la derecha muestran la situación cuando existe un campo eléctrico aplicado. Figure 1 shows the potential energy curves that an adsorbed methane molecule would experience on an AFM tip in the presence of an electric field (F). The cases of a neutral and an ionized molecule are illustrated. The diagrams on the left show the potential energy without an electric field. The curves on the right show the situation when there is an applied electric field.

La Figura 2 es una representación esquemática del sistema propuesto por el segundo aspecto de la invención, o equipo experimental usado para efectuar la descomposición química de gases de efecto invernadero en presencia de un campo eléctrico según el método propuesto por el primer aspecto. Figure 2 is a schematic representation of the system proposed by the second aspect of the invention, or experimental equipment used to effect the chemical decomposition of greenhouse gases in the presence of an electric field according to the method proposed by the first aspect.

La Figura 3 presenta varios esquemas que ilustran el proceso de descomposición de moléculas de gases de efecto invernadero en presencia de campo eléctricos. Figure 3 presents several schemes that illustrate the process of decomposition of greenhouse gas molecules in the presence of electric fields.

La Figura 4 es una vista esquemática en perspectiva que ilustra el proceso de generación de múltiples estructuras mediante la aplicación secuencial de voltajes entre la punta del AFM y la superﬁcie en presencia de las moléculas del gas. Figure 4 is a schematic perspective view illustrating the process of generating multiple structures by sequential application of voltages between the tip of the AFM and the surface in the presence of gas molecules.

La Figura 5 ilustra mediante una serie de vistas esquemáticas el proceso de descomposición de moléculas del gas sobre superﬁcies macroscópicas mediante el uso de sellos prefabricados con múltiples protrusiones. Figure 5 illustrates through a series of schematic views the process of decomposition of gas molecules on macroscopic surfaces by using prefabricated seals with multiple protrusions.

Ejemplos de realización de la invención Examples of embodiment of the invention

La presente invención comprende el uso de los altísimos campos eléctricos (1-10 V/nm.) que pueden establecerse entre una punta de un microscopio de fuerzas atómicas y un substrato S para descomponer moléculas de gases de efecto invernadero como dióxido de carbono o metano. The present invention comprises the use of the very high electric fields (1-10 V / nm.) That can be established between a tip of a microscope of atomic forces and a substrate S to decompose greenhouse gas molecules such as carbon dioxide or methane .

En la Fig. 2 se ilustra de manera esquemática parte del sistema propuesto por el segundo aspecto de la invención y utilizado según el método propuesto por el primer aspecto. Para ello un ﬂujo de moléculas del gas G correspondiente se inyecta en la cámara C del microscopio (ver Fig. 2) a través de una entrada. Dicho gas G puede ser, tal y como se ha dicho anteriormente, una mezcla de gases que incluyan uno o más gases de efecto invernadero, o directamente uno o más de dichos gases de efecto invernadero, tal como CO2. Previamente en la cámara C del AFM se habrá reducido la humedad relativa por debajo del 1% mediante el bombeo de aire seco (N2) (situación ilustrada por la referencia H2O y la ﬂecha que señala hacia fuera de la cámara 2). Con ello se quiere evitar las reacciones del campo eléctrico con moléculas de agua. Una vez establecido el ﬂujo del gas, la punta P del AFM se posiciona a una distancia entre 1-5 nm. de la superﬁcie del substrato S. Entonces se aplica un pulso de voltaje de intensidad entre 10 y 100 V y su duración puede ser variable entre los microsegundos y los segundos. Este pulso provocará la activación de las moléculas, su transformación en productos carbonáceos y la posterior deposición D de dichos productos carbonáceos sobre el substrato S (Figura 3). In Fig. 2 part of the system proposed by the second aspect of the invention and used according to the method proposed by the first aspect is schematically illustrated. For this, a flow of corresponding G gas molecules is injected into the microscope chamber C (see Fig. 2) through an inlet. Said gas G may be, as stated above, a mixture of gases that include one or more greenhouse gases, or directly one or more of said greenhouse gases, such as CO2. Previously, in the C-chamber of the AFM, the relative humidity will have been reduced below 1% by pumping dry air (N2) (situation illustrated by the H2O reference and the arrow pointing out of the chamber 2). This is to avoid the reactions of the electric field with water molecules. Once the gas flow is established, the P-tip of the AFM is positioned at a distance between 1-5 nm. from the surface of the substrate S. Then a pulse of intensity voltage between 10 and 100 V is applied and its duration can be variable between microseconds and seconds. This pulse will cause the activation of the molecules, their transformation into carbonaceous products and the subsequent deposition D of said carbonaceous products on the substrate S (Figure 3).

Un posible esquema en términos de las energías potenciales del proceso está ilustrado en la Figura 1. A possible scheme in terms of the potential energies of the process is illustrated in Figure 1.

El dióxido de carbono y el metano son compuestos con energías de formación negativas a temperatura ambiente y presión atmosférica, por lo tanto su transformación en otros compuestos necesita de un aporte externo de energía. Esa energía puede ser suministrada mediante la aplicación de voltajes moderados (10-40 V) entre dos superﬁcies muy próximas. La proximidad entre la punta P del AFM y el substrato reduce la barrera de energía para la emisión de electrones. Además, el campo eléctrico generado es muy intenso debido a la proximidad entre las superﬁcies (1-5 nm.) y a que la punta P del microscopio tiene un radio de curvatura de aproximadamente 5 nm., lo cual magniﬁca el campo eléctrico en las proximidades de la punta P. Carbon dioxide and methane are compounds with negative formation energies at room temperature and atmospheric pressure, therefore their transformation into other compounds requires an external energy input. This energy can be supplied by applying moderate voltages (10-40 V) between two very close surfaces. The proximity between the P-tip of the AFM and the substrate reduces the energy barrier for electron emission. In addition, the generated electric field is very intense due to the proximity between the surfaces (1-5 nm.) Since the P-tip of the microscope has a radius of curvature of approximately 5 nm, which magnifies the electric field in the vicinity of the tip P.

Para descomponer un gran número de moléculas sin modiﬁcar las condiciones iniciales, para un ejemplo de realización el método comprende desplazar de forma continua la punta P del microscopio de fuerzas atómicas sobre dicha superﬁcie enfrentada de dicho substrato S mientras se aplica un voltaje V para activar químicamente una pluralidad de moléculas de dicho gas o gases de efecto invernadero. To decompose a large number of molecules without modifying the initial conditions, for one embodiment the method comprises continuously moving the tip P of the microscope of atomic forces on said facing surface of said substrate S while applying a voltage V to chemically activate a plurality of molecules of said gas or greenhouse gases.

Para un ejemplo de realización alternativo, aplicable especialmente si se observase que el desplazamiento continuo provoca cambios en la separación entre la puntaPyla muestraSyundeterioro de proceso de activación, el método comprende realizar el proceso paso a paso, es decir desplazar paso a paso la punta P del microscopio de fuerzas atómicas sobre la superﬁcie enfrentada del substrato S mientras se aplica un voltaje V para activar químicamente una pluralidad de moléculas de dicho gas o gases de efecto invernadero. For an alternative embodiment, especially applicable if it is observed that the continuous displacement causes changes in the separation between the tip and the sample and activation process deterioration, the method comprises carrying out the process step by step, that is, moving the tip P of the step atomic force microscope on the facing surface of the substrate S while applying a voltage V to chemically activate a plurality of molecules of said gas or greenhouse gases.

Para ello primero se establece la distancia entre la punta P y la muestra S mediante el sistema de realimentación del AFM, posteriormente se aplica un pulso de voltaje, una vez ﬁnalizado se reactiva la realimentación y la punta P del AFM se desplaza lateralmente. Todo el proceso anterior se repite en el nuevo punto o ubicación, y así sucesivamente. El desplazamiento lateral será menor que el diámetro de las estructuras generadas, de esta forma se asegura la formación de líneas continuas. For this, the distance between the tip P and the sample S is first established by the feedback system of the AFM, then a voltage pulse is applied, once the feedback is finished, the tip P of the AFM is moved laterally. The entire previous process is repeated at the new point or location, and so on. The lateral displacement will be smaller than the diameter of the structures generated, thus ensuring the formation of continuous lines.

En otras palabras, para llevar a cabo dicho desplazamiento paso a paso de la punta, el método comprende la realización de las siguientes etapas de manera secuencial: In other words, to carry out said step-by-step movement of the tip, the method comprises performing the following steps sequentially:

a) establecer en primer lugar la distancia entre la punta y dicha superﬁcie enfrentada mediante la utilización del mecanismo o sistema de realimentación del microscopio, a) first establish the distance between the tip and said facing surface by using the microscope feedback mechanism or system,

b) aplicar un primer pulso de voltaje, b) apply a first voltage pulse,

c) desplazar la punta P lateralmente hasta una segunda zona de la superﬁcie enfrentada del substrato S, c) move the tip P laterally to a second area of the facing surface of the substrate S,

d) establecer la distancia entre la punta P y dicha segunda zona de la superﬁcie enfrentada mediante la utilización del mecanismo o sistema de realimentación del microscopio, d) establish the distance between the tip P and said second area of the facing surface by using the microscope feedback mechanism or system,

e) aplicar un segundo pulso de voltaje, e) apply a second voltage pulse,

y realizar una pluralidad de grupos de etapas c) a e) para una pluralidad de zonas de la superﬁcie enfrentada del substrato S. and making a plurality of groups of stages c) to e) for a plurality of areas of the facing surface of the substrate S.

Para ambos casos, el desplazamiento continuo o el desplazamiento paso a paso, se obtienen resultados como los mostrados en la Figura 4, donde aparecen ilustrados la punta P del AFM, el substrato S, el voltaje V aplicado entre ambos, y las deposiciones D. For both cases, continuous displacement or step-by-step displacement, results are obtained as shown in Figure 4, where the P-tip of the AFM, the substrate S, the voltage V applied between both, and the depositions D. are illustrated.

A partir de los resultados obtenidos con moléculas de octano C8H18 (calor de formación de -250 kJ/mol) se puede realizar una estimación del coste en euros e que implicaría descomponer una tonelada de CO2 mediante la presente propuesta. Para ello se asume que la aplicación de un pulso de voltaje V=30 V, t=5x10−5 s produce una corriente de I=10−14 A. Esta corriente proviene de los valores obtenidos para formar dióxido de silicio en presencia de moléculas de agua mediante un AFM (H. Kuramochi et al., Appl. Phys. Lett. 84, 4005 (2004)). From the results obtained with C8H18 octane molecules (heat of formation of -250 kJ / mol) an estimate of the cost in euros can be made and that would imply decomposing a ton of CO2 by means of this proposal. For this, it is assumed that the application of a pulse of voltage V = 30 V, t = 5x10−5 s produces a current of I = 10-14 A. This current comes from the values obtained to form silicon dioxide in the presence of molecules of water using an AFM (H. Kuramochi et al., Appl. Phys. Lett. 84, 4005 (2004)).

Dado el carácter secuencial del microscopio de fuerzas y de las velocidades de barrido actuales 1 μm/s se requeriría mucho tiempo para descomponer una cantidad apreciable de CO2 o de otro gas de efecto invernadero. Sin embargo, el método propuesto comprende extrapolar a escala macroscópica las etapas descritas anteriormente, para lo cual comprende utilizar una pluralidad de protrusiones Pr como una pluralidad de puntas unidas para aplicar el mencionado campo eléctrico entre dicha pluralidad de protrusiones Pr y dicha superﬁcie conductora o semiconductora de dicho segundo elemento, o substrato S, de dimensiones macroscópicas. Given the sequential nature of the force microscope and the current scanning rates of 1 μm / s, it would take a long time to decompose an appreciable amount of CO2 or other greenhouse gas. However, the proposed method comprises extrapolating the steps described above on a macroscopic scale, for which it comprises using a plurality of protrusions Pr as a plurality of tips joined to apply said electrical field between said plurality of protrusions Pr and said conductive or semiconductor surface of said second element, or substrate S, of macroscopic dimensions.

Tal como aparece ilustrado en las diferentes vistas de la Figura 5, el método comprende utilizar una pieza común Pc integradora de dichas protrusiones Pr, en general un sello Se con una pluralidad de motivos, de los utilizados en procesos de estampación siendo cada uno de dichos motivos una respectiva de dichas protrusiones Pr que actúan como una punta de un AFM. Las protrusiones Rc de dicha Figuras 5 son aislantes, por lo que están recubiertas por una película conductora Rc. As illustrated in the different views of Figure 5, the method comprises using a common piece Pc integrating said protrusions Pr, in general a Se seal with a plurality of motifs, of those used in stamping processes each being said motives a respective of said Pr protrusions that act as a tip of an AFM. The protrusions Rc of said Figures 5 are insulators, whereby they are covered by a conductive film Rc.

En concreto en la vista (a) de la Figura 5 aparece el sello separado del substrato S, en la vista (b) una vez se ha aproximado en general hasta pocos nanómetros y durante la aplicación del voltaje V, y en la vista (c) una vez se han formado, sobre el substrato S, los productos sólidos D fruto de la reacción de las moléculas descompuestas de los gases de efecto invernadero incluidos en la mezcla de gases G tratada. Specifically, in the view (a) of Figure 5, the separate seal of the substrate S appears, in the view (b) once it has generally approached a few nanometers and during the application of the voltage V, and in the view (c ) once solid products D have been formed on the substrate S as a result of the reaction of the decomposed molecules of the greenhouse gases included in the treated gas mixture G.

En efecto, el equipo de investigación del presente inventor, R. García, ha demostrado que el proceso de transformación química que sucede en la interfase de un AFM y bajo la aplicación de un campo eléctrico puede reproducirse mediante el empleo de sellos Se que contienen un gran número de motivos, cada uno de los cuales puede actuar como una punta de un AFM. In fact, the research team of the present inventor, R. García, has shown that the chemical transformation process that occurs at the interface of an AFM and under the application of an electric field can be reproduced by using seals that contain a large number of reasons, each of which can act as a tip of an AFM.

La aplicación de este tipo de sellos permite realizar la descomposición de forma simultánea sobre una superﬁcie de varios centímetros cuadrados, lo cual incrementa la capacidad para transformar una gran cantidad de moléculas de los gases de efecto invernadero. The application of this type of seals allows to decompose simultaneously on a surface of several square centimeters, which increases the ability to transform a large number of molecules of greenhouse gases.

Un experto en la materia podría introducir cambios y modiﬁcaciones en los ejemplos de realización descritos sin salirse del alcance de la invención según está deﬁnido en las reivindicaciones adjuntas. A person skilled in the art could introduce changes and modifications in the described embodiments without departing from the scope of the invention as defined in the appended claims.

Claims

REIVINDICACIONES

1. Método para reducir o eliminar el contenido de gases de efecto invernadero en un gas o mezcla de gases, del tipo que comprende aplicar un campo eléctrico entre un primer y un segundo elementos al menos parcialmente conductores entre los cuales se dispone un volumen de al menos un gas de efecto invernadero o de una mezcla de gases 1. Method for reducing or eliminating the content of greenhouse gases in a gas or gas mixture, of the type that comprises applying an electric field between a first and a second at least partially conductive element, among which a volume of minus a greenhouse gas or a mixture of gases

(G) contenedora de al menos un gas de efecto invernadero, estando dicho método caracterizado porque comprende utilizar un microscopio de fuerzas atómicas (AFM) para la aplicación de dicho campo eléctrico, mediante la aplicación de un correspondiente voltaje (V) a través de al menos una punta (P), o protrusión (Pr) utilizada como punta, de dicho microscopio de fuerzas atómicas (AFM), siendo dicha punta (P) dicho primer elemento. (G) container of at least one greenhouse gas, said method being characterized in that it comprises using an atomic force microscope (AFM) for the application of said electric field, by applying a corresponding voltage (V) through the minus a tip (P), or protrusion (Pr) used as a tip, of said atomic force microscope (AFM), said tip (P) being said first element.

2. 2.: Método según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende disponer a una superﬁcie conductora o semiconductora de dicho segundo elemento (S) enfrentada y separada de dicha punta (P) una distancia predeterminada. Method according to claim 1, characterized in that it comprises having a conductive or semiconductor surface of said second element (S) facing and separated from said tip (P) a predetermined distance.

3. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque dicha distancia predeterminada está entre1y5nm. 3. Method according to claim 2, characterized in that said predetermined distance is between 1 and 5 nm.

4. Four.: Método según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque comprende la deposición sobre la superﬁcie conductora o semiconductora del segundo elemento o substrato (S) de unos productos (D) originados por reacción de las moléculas del gas o gases de efecto invernadero activadas químicamente por el campo eléctrico. Method according to claim 1 or 2, characterized in that it comprises the deposition on the conductive or semiconductor surface of the second element or substrate (S) of products (D) caused by the reaction of chemically activated greenhouse gas or gas molecules by the electric field.

5. 5.: Método según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende introducir dicho gas o mezcla de gases (G) en una cámara cerrada (C) en el interior de la cual se hallan dispuestas dicha punta (P) y dicho segundo elemento (S). Method according to claim 1, characterized in that it comprises introducing said gas or gas mixture (G) into a closed chamber (C) inside which said tip (P) and said second element (S) are arranged.

6. 6.: Método según la reivindicación 5, caracterizado porque comprende una etapa previa de reducción de la humedad en el interior de dicha cámara (C). Method according to claim 5, characterized in that it comprises a previous stage of reducing humidity inside said chamber (C).

7. 7.: Método según la reivindicación 6, caracterizado porque dicha etapa previa de reducción de la humedad se lleva a cabo mediante el bombeo en dicha cámara cerrada (C) de aire seco. Method according to claim 6, characterized in that said previous stage of moisture reduction is carried out by pumping in said closed chamber (C) of dry air.

8. 8.: Método según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende utilizar como punta (P) de dicho microscopio de fuerzas atómicas (AFM) una punta metálica. Method according to claim 1, characterized in that it comprises using as a tip (P) of said atomic force microscope (AFM) a metal tip.

9. 9.: Método según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende utilizar como punta (P) de dicho microscopio de fuerzas atómicas (AFM) una punta de un material semiconductor. Method according to claim 1, characterized in that it comprises using as a tip (P) of said atomic force microscope (AFM) a tip of a semiconductor material.

10. 10.: Método según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende utilizar como punta (P) de dicho microscopio de fuerzas atómicas (AFM) una punta aislante recubierta por una película conductora (Rc). Method according to claim 1, characterized in that it comprises using an insulating tip covered by a conductive film (Rc) as the tip (P) of said atomic force microscope (AFM).

11. eleven.: Método según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende llevar a cabo dicha aplicación de dicho voltaje (V) a través de al menos dicha punta (P) mediante la aplicación de una tensión continua. Method according to claim 1, characterized in that it comprises carrying out said application of said voltage (V) through at least said tip (P) by applying a continuous voltage.

12. 12.: Método según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende llevar a cabo dicha aplicación de dicho voltaje (V) a través de al menos dicha punta (P) mediante la aplicación de unos pulsos de voltaje con una frecuencia predeterminada. Method according to claim 1, characterized in that it comprises carrying out said application of said voltage (V) through at least said tip (P) by applying voltage pulses with a predetermined frequency.

13. Método según la reivindicación 12, caracterizado porque dichos pulsos de voltaje aplicados son rectangulares. 13. Method according to claim 12, characterized in that said applied voltage pulses are rectangular.

14. 14.: Método según la reivindicación 1, caracterizado porque comprende utilizar dicho microscopio de fuerzas atómicas (AFM) operando en sus modos de contacto y/o en sus modos dinámicos. Method according to claim 1, characterized in that it comprises using said atomic force microscope (AFM) operating in its contact modes and / or in its dynamic modes.

15. fifteen.: Método según la reivindicación 1, 2, 4 ó 14, caracterizado porque comprende utilizar unos mecanismos de realimentación de dicho microscopio de fuerzas atómicas (AFM). Method according to claim 1, 2, 4 or 14, characterized in that it comprises using feedback mechanisms of said atomic force microscope (AFM).

16. 16.: Método según la reivindicación 1 ó 14, caracterizado porque comprende utilizar dicho microscopio de fuerzas atómicas (AFM) prescindiendo de la utilización de mecanismos de realimentación. Method according to claim 1 or 14, characterized in that it comprises using said atomic force microscope (AFM) regardless of the use of feedback mechanisms.

17. 17.: Método según la reivindicación 1,2ó4, caracterizado porque al menos uno de dichos primer y segundo elementos (S) comprende una superﬁcie formada por múltiples protrusiones o estructuras para aumentar localmente el campo eléctrico aplicado entre ambos elementos. Method according to claim 1,2 or 4, characterized in that at least one of said first and second elements (S) comprises a surface formed by multiple protrusions or structures to locally increase the electric field applied between both elements.

18. Método según la reivindicación 2 ó 4, caracterizado porque comprende desplazar de forma continua la punta 18. Method according to claim 2 or 4, characterized in that it comprises continuously moving the tip

(P) del microscopio de fuerzas atómicas (AFM) sobre dicha superﬁcie enfrentada de dicho substrato (S) mientras se aplica un voltaje (V) para activar químicamente una pluralidad de moléculas de dicho gas o gases de efecto invernadero. (P) of the atomic force microscope (AFM) on said facing surface of said substrate (S) while applying a voltage (V) to chemically activate a plurality of molecules of said greenhouse gas or gases.

19. Método según la reivindicación 2,4ó15, caracterizado porque comprende desplazar paso a paso la punta (P) del microscopio de fuerzas atómicas (AFM) sobre dicha superﬁcie enfrentada de dicho substrato (S) mientras se aplica un voltaje (V) para activar químicamente una pluralidad de moléculas de dicho gas o gases de efecto invernadero. 19. Method according to claim 2,4 or 15, characterized in that it comprises moving the tip (P) of the atomic force microscope (AFM) step by step onto said facing surface of said substrate (S) while applying a voltage (V) to activate chemically a plurality of molecules of said gas or greenhouse gases.

20. Método según la reivindicación 19, caracterizado porque cuando comprende llevar a cabo dicho desplazamiento paso a paso de la punta (P), el método comprende la realización de las siguientes etapas de manera secuencial: 20. Method according to claim 19, characterized in that when it comprises carrying out said step-by-step movement of the tip (P), the method comprises performing the following steps sequentially:

a) establecer en primer lugar la distancia entre la punta (P) y dicha superﬁcie enfrentada del substrato (S) mediante la utilización del mecanismo o sistema de realimentación del microscopio (AFM), a) first establish the distance between the tip (P) and said facing surface of the substrate (S) by using the microscope feedback mechanism (AFM),

b) aplicar un primer pulso de voltaje, b) apply a first voltage pulse,

c) desplazar la punta (P) lateralmente hasta una segunda zona de la superﬁcie enfrentada, c) move the tip (P) laterally to a second area of the facing surface,

d) establecer la distancia entre la punta (P) y dicha segunda zona de la superﬁcie enfrentada mediante la utilización del mecanismo o sistema de realimentación del microscopio (AFM), d) establish the distance between the tip (P) and said second area of the facing surface by using the microscope feedback mechanism (AFM),

e) aplicar un segundo pulso de voltaje, e) apply a second voltage pulse,

y realizar una pluralidad de grupos de etapas c) a e) para una pluralidad de zonas de la superﬁcie enfrentada del segundo elemento (S). and making a plurality of groups of stages c) to e) for a plurality of areas of the facing surface of the second element (S).

21. twenty-one.: Método según la reivindicación 2,4ó17, caracterizado porque comprende utilizar una pluralidad de dichas protrusiones (Pr) como una pluralidad de puntas unidas para aplicar dicho campo eléctrico entre dicha pluralidad de protrusiones (Pr) y dicha superﬁcie conductora o semiconductora de dicho segundo elemento, o substrato (S), de dimensiones macroscópicas. Method according to claim 2,4 or 17, characterized in that it comprises using a plurality of said protrusions (Pr) as a plurality of joined tips to apply said electric field between said plurality of protrusions (Pr) and said conductive or semiconductor surface of said second element, or substrate (S), of macroscopic dimensions.

22. 22: Método según la reivindicación 21, caracterizado porque comprende utilizar una pieza común (Pc) integradora de dichas protrusiones (Pr). Method according to claim 21, characterized in that it comprises using a common part (Pc) integrating said protrusions (Pr).

23. 2. 3.: Método según la reivindicación 22, caracterizado porque comprende utilizar como dicha pieza común (Pc) un sello con una pluralidad de motivos, de los utilizados en procesos de estampación, siendo cada uno de dichos motivos una respectiva de dichas protrusiones (Pr). Method according to claim 22, characterized in that it comprises using as said common part (Pc) a seal with a plurality of motifs, of those used in stamping processes, each of said motifs being a respective one of said protrusions (Pr).

24. 24.: Sistema para reducir o eliminar el contenido de gases de efecto invernadero en un gas o mezcla de gases, del tipo que comprende: System to reduce or eliminate the content of greenhouse gases in a gas or gas mixture, of the type comprising:

--: una cámara cerrada (C) con al menos una entrada para la introducción de un gas de efecto invernadero o de una mezcla de gases (G) contenedora de al menos un gas de efecto invernadero, a closed chamber (C) with at least one inlet for the introduction of a greenhouse gas or a mixture of gases (G) containing at least one greenhouse gas,

--: un primer (P) y un segundo (S) elementos al menos parcialmente conductores dispuestos en el interior dicha cámara (C), a first (P) and a second (S) at least partially conductive elements arranged inside said chamber (C),

--: una fuente de tensión (V) en conexión con al menos uno de dichos elementos (P, S) para aplicar un voltaje a través de al menos uno de dichos elementos (P, S), generando un campo eléctrico entre los mismos afectando a un volumen de dicho gas de efecto invernadero o de dicha mezcla de gases (G) dispuesto entre ambos electrodos (P, S), a voltage source (V) in connection with at least one of said elements (P, S) to apply a voltage across at least one of said elements (P, S), generating an electric field between them affecting a volume of said greenhouse gas or said gas mixture (G) disposed between both electrodes (P, S),

estando dicho sistema caracterizado porque comprende un microscopio de fuerzas atómicas (AFM) en conexión con dicha fuente de tensión (V), siendo dicho primer elemento al menos una punta (P), o protrusión utilizada como punta, de dicho microscopio de fuerzas atómicas (AFM). said system being characterized in that it comprises an atomic force microscope (AFM) in connection with said voltage source (V), said first element being at least one tip (P), or protrusion used as a tip, of said atomic force microscope ( AFM).

OFICINA ESPAÑOLA DE PATENTES Y MARCAS SPANISH OFFICE OF THE PATENTS AND BRAND

N.º solicitud:200800312 Application no .: 200800312

ESPAÑA SPAIN

Fecha de presentación de la solicitud: 05.02.2008 Date of submission of the application: 05.02.2008

Fecha de prioridad: Priority Date:

INFORME SOBRE EL ESTADO DE LA TECNICA REPORT ON THE STATE OF THE TECHNIQUE

51 Int. Cl. : B01D53/32 (01.01.2006) 51 Int. Cl.: B01D53 / 32 (01.01.2006)

DOCUMENTOS RELEVANTES RELEVANT DOCUMENTS

Categoría Category: Documentos citados Reivindicaciones afectadas Documents cited Claims Affected

X X: ES 2224890 A1 (UNIV BARCELONA AUTONOMA) 01.03.2005, columna 1, línea 3 – columna 2, 1-24 EN 2224890 A1 (UNIV BARCELONA AUTONOMA) 01.03.2005, column 1, line 3 - column 2, 1-24

línea 51; figura 1. line 51; Figure 1.

X X: US 6051825 A (LINDSAY STUART M et al.) 18.04.2000, resumen; columna 2, 1-24 US 6051825 A (LINDSAY STUART M et al.) 18.04.2000, summary; column 2, 1-24

línea 44 – columna 3, línea 7; columna 5, líneas 51-60; figuras 3,4,8. line 44 - column 3, line 7; column 5, lines 51-60; Figures 3,4,8.

X X: US 5481528 A (EGUCHI KEN et al.) 02.01.1996, columna 1, líneas 6-11,51-61; columna 8, 1-24 US 5481528 A (EGUCHI KEN et al.) 02.01.1996, column 1, lines 6-11.51-61; column 8, 1-24

líneas 12-19,49-59; columna 9, líneas 26-38; figuras 4,5. lines 12-19,49-59; column 9, lines 26-38; figures 4,5.

XX: WO 0009443 A1 (UNIV LELAND STANFORD JUNIOR) 24.02.2000, resumen; página 24, 1-24 WO 0009443 A1 (UNIV LELAND STANFORD JUNIOR) 24.02.2000, summary; page 24, 1-24

línea 27 – página 25, línea 8; figura 9. line 27 - page 25, line 8; figure 9.

X X: US 6011261 A (IKEDA TSUTOMU et al.) 04.01.2000, columna 6, líneas 46-64; figura 5. 1-24 US 6011261 A (IKEDA TSUTOMU et al.) 04.01.2000, column 6, lines 46-64; figure 5. 1-24

Categoría de los documentos citados X: de particular relevancia Y: de particular relevancia combinado con otro/s de la misma categoría A: refleja el estado de la técnica O: referido a divulgación no escrita P: publicado entre la fecha de prioridad y la de presentación de la solicitud E: documento anterior, pero publicado después de la fecha de presentación de la solicitud Category of the documents cited X: of particular relevance Y: of particular relevance combined with other / s of the same category A: reflects the state of the art O: refers to unwritten disclosure P: published between the priority date and the date of priority submission of the application E: previous document, but published after the date of submission of the application

El presente informe ha sido realizado • para todas las reivindicaciones • para las reivindicaciones nº: This report has been prepared • for all claims • for claims no:

Fecha de realización del informe 16.12.2010 Date of completion of the report 16.12.2010: Examinador M. Ramos Asensio Página 1/4 Examiner M. Ramos Asensio Page 1/4

INFORME DEL ESTADO DE LA TÉCNICA REPORT OF THE STATE OF THE TECHNIQUE

Nº de solicitud:200800312 Application number: 200800312

Documentación mínima buscada (sistema de clasificación seguido de los símbolos de clasificación) B01D Bases de datos electrónicas consultadas durante la búsqueda (nombre de la base de datos y, si es posible, términos de Minimum documentation searched (classification system followed by classification symbols) B01D Electronic databases consulted during the search (name of the database and, if possible, terms of

búsqueda utilizados) INVENES, EPODOC search used) INVENES, EPODOC

Informe del Estado de la Técnica Página 2/4 State of the Art Report Page 2/4

OPINIÓN ESCRITA WRITTEN OPINION

Nº de solicitud:200800312 Application number: 200800312

Fecha de Realización de la Opinión Escrita: 16.12.2010 Date of Written Opinion: 16.12.2010

Declaración Statement

Novedad (Art. 6.1 LP 11/1986) Novelty (Art. 6.1 LP 11/1986): Reivindicaciones Reivindicaciones 4, 8-9, 13-16, 18-20, 23-24 1-3, 5-7, 10-12, 17, 21-22 SI NO Claims Claims 4, 8-9, 13-16, 18-20, 23-24 1-3, 5-7, 10-12, 17, 21-22 IF NOT

Actividad inventiva (Art. 8.1 LP11/1986) Inventive activity (Art. 8.1 LP11 / 1986): Reivindicaciones Reivindicaciones 1-24 SI NO Claims Claims 1-24 IF NOT

Se considera que la solicitud cumple con el requisito de aplicación industrial. Este requisito fue evaluado durante la fase de examen formal y técnico de la solicitud (Artículo 31.2 Ley 11/1986). The application is considered to comply with the industrial application requirement. This requirement was evaluated during the formal and technical examination phase of the application (Article 31.2 Law 11/1986).

Base de la Opinión.- Opinion Base.-

La presente opinión se ha realizado sobre la base de la solicitud de patente tal y como se publica. This opinion has been made on the basis of the patent application as published.

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OPINIÓN ESCRITA WRITTEN OPINION

Nº de solicitud:200800312 Application number: 200800312

1. Documentos considerados.-1. Documents considered.-

A continuación se relacionan los documentos pertenecientes al estado de la técnica tomados en consideración para la realización de esta opinión. The documents belonging to the state of the art taken into consideration for the realization of this opinion are listed below.

Documento Document: Número Publicación o Identificación Fecha Publicación Publication or Identification Number publication date

D01 D01: ES 2224890 A1 (UNIV BARCELONA AUTONOMA) 01.03.2005 ES 2224890 A1 (UNIV BARCELONA AUTONOMA) 01.03.2005

D02 D02: US 6051825 A (LINDSAY STUART M et al.) 18.04.2000 US 6051825 A (LINDSAY STUART M et al.) 18.04.2000

D03 D03: US 5481528 A (EGUCHI KEN et al.) 02.01.1996 US 5481528 A (EGUCHI KEN et al.) 02.01.1996

2. Declaración motivada según los artículos 29.6 y 29.7 del Reglamento de ejecución de la Ley 11/1986, de 20 de marzo, de Patentes sobre la novedad y la actividad inventiva; citas y explicaciones en apoyo de esta declaración 2. Statement motivated according to articles 29.6 and 29.7 of the Regulations for the execution of Law 11/1986, of March 20, on Patents on novelty and inventive activity; quotes and explanations in support of this statement

El documento D01 revela un instrumento de caracterización eléctrica a escala nanométrica, que comprende un microscopio de fuerzas atómicas sobre el que se aplica un campo eléctrico a través de un primer elemento o punta (20, fig.1), estando ésta enfrentada y separada una distancia determinada a un segundo elemento o superficie (30, fig.1), que en un ejemplo particular de realización es de 3,5 nanómetros (col.5, lín.9-12). Document D01 discloses an electrometric characterization instrument on a nanometric scale, comprising a microscope of atomic forces on which an electric field is applied through a first element or tip (20, fig. 1), which is facing and separating a determined distance to a second element or surface (30, fig. 1), which in a particular embodiment is 3.5 nanometers (col. 5, line 9-12).

A la vista de lo anterior, el objeto de la invención recogido en las reivindicaciones 1-3 ha sido divulgado en el documento D01. In view of the foregoing, the object of the invention set forth in claims 1-3 has been disclosed in document D01.

Las características de las reivindicaciones 5-7 se conocen del documento D02 (col.2, lín.63-64; col.3, lín.13-19), así como las de las reivindicaciones 10-12 (col.1, lín.25-26 y 40-43). The characteristics of claims 5-7 are known from document D02 (col.2, line 63-64; col.3, line 13-19), as well as those of claims 10-12 (col.1, line .25-26 and 40-43).

El objeto de la invención recogida en las reivindicaciones 17 y 21-22 deriva directamente del documento D03 (2 y 13 fig.5; col.9, lín.25-28). The object of the invention set forth in claims 17 and 21-22 derives directly from document D03 (2 and 13 fig. 5; col. 9, line 25-28).

Por lo tanto, las reivindicaciones 1-3, 5-7, 10-12, 17 y 21-22 no son nuevas a la vista del estado de la técnica conocido y no cumplen los requerimientos del Art. 6 de la ley de Patentes 11/86. Therefore, claims 1-3, 5-7, 10-12, 17 and 21-22 are not new in view of the state of the known art and do not meet the requirements of Art. 6 of Patent Law 11 / 86.

Las reivindicaciones 4, 13-16, 18-20 y 23 son funcionales y no permiten determinar las características técnicas del objeto de la invención que se desea proteger. Claims 4, 13-16, 18-20 and 23 are functional and do not allow to determine the technical characteristics of the object of the invention to be protected.

Las características de diseño de las reivindicaciones 8-9 son meras ejecuciones particulares obvias para un experto en la materia. The design features of claims 8-9 are mere particular executions obvious to a person skilled in the art.

El sistema descrito en la reivindicación 24 es equivalente a la yuxtaposición de las reivindicaciones 1, 2 y 5. Se diferencia del microscopio de fuerzas atómicas en cámara cerrada del documento D02 en que dispone de una entrada de gas, puesto que se utiliza para la depuración de gases, pero dicha característica constructiva es obvia. Por otra parte, aislar el microscopio del documento D01 en una cámara cerrada para obtener el sistema de la reivindicación 24 no requiere ningún esfuerzo inventivo. The system described in claim 24 is equivalent to the juxtaposition of claims 1, 2 and 5. It differs from the microscope of atomic forces in closed chamber of document D02 in that it has a gas inlet, since it is used for purification of gases, but this constructive characteristic is obvious. On the other hand, isolating the microscope of document D01 in a closed chamber to obtain the system of claim 24 does not require any inventive effort.

Por lo tanto, las reivindicaciones 4, 8-9, 13-16, 18-20 y 23-24 carecen de actividad inventiva según el Art. 8 de la ley de Patentes 11/86. Therefore, claims 4, 8-9, 13-16, 18-20 and 23-24 lack inventive activity according to Art. 8 of Patent Law 11/86.

Informe del Estado de la Técnica Página 4/4 State of the Art Report Page 4/4