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Física
Ruptura a Escala Nanométrica de una Importante Ley
de la Física
1 de Septiembre de 2009.
 Una
ley física bien conocida describe la transferencia de calor entre dos
objetos, pero algunos físicos habían predicho que tal ley deja de
cumplirse cuando los objetos están demasiado cerca uno de otro, y que el
nivel de transferencia de calor podría ser distinto, probablemente
mayor. Los científicos nunca habían podido confirmar, ni mucho menos
medir, la ruptura de esta ley. Ahora, sin embargo, unos investigadores
del MIT lo han logrado.
Los resultados de esta observación pionera podrían conducir a nuevas e
importantes aplicaciones, incluyendo mejores diseños de los cabezales de
los discos duros de ordenador, y nuevos tipos de dispositivos para
capturar energía a partir del calor que generalmente se desperdicia.
La ley de la radiación del cuerpo negro de Planck, formulada en 1900 por
el físico alemán Max Planck, describe cómo es disipada la energía, en
forma de radiación de diferentes longitudes de onda, desde un objeto
negro ideal que no refleja nada, llamado cuerpo negro. La ley dice que
la emisión térmica relativa de radiación a diferentes longitudes de onda
sigue un patrón preciso que varía según la temperatura del objeto. La
emisión de un cuerpo negro es considerada como la máxima que un objeto
puede irradiar.
La ley se cumple de forma segura para la mayoría de los casos, pero el
propio Planck ya sugirió en su día que cuando los objetos están muy
cerca, dicha ley podría dejar de cumplirse. Sin embargo, en el siglo
transcurrido desde entonces ha resultado increíblemente difícil
controlar los objetos para que mantuvieran las minúsculas distancias
requeridas para demostrar este fenómeno.
Parte del problema de medir la forma en que la energía es radiada cuando
los objetos están muy cerca es la dificultad mecánica de mantener dos
objetos muy próximos entre sí, sin dejar que se toquen ni por un
momento.
Gang Chen y Sheng Shen del MIT, y Arvind Narayaswamy de la Universidad
de Columbia, han conseguido resolver este problema, y han determinado
que en distancias muy cortas, como las logradas en estos experimentos,
el intercambio calórico puede llegar a ser 1.000 veces mayor de lo que
predice la ley de Planck de radiación del cuerpo negro.
En los actuales sistemas magnéticos de grabación de datos, como los
discos duros usados en ordenadores, el espacio entre el cabezal de
grabación y la superficie del disco suele estar en el orden de los 5 a
los 6 nanómetros. El cabezal tiende a calentarse, y los investigadores
han estado buscando formas de controlar el calor o incluso de usarlo
para controlar la separación. Tales aplicaciones podrían desarrollarse
pronto, y algunas compañías ya han mostrado un fuerte interés en el
trabajo.
Los nuevos resultados también podrían ayudar al desarrollo de nuevos
dispositivos fotovoltaicos de conversión de energía para aprovechar los
fotones emitidos por una fuente de calor, en una modalidad de energía
solar conocida como termofotovoltaica.
Información adicional en:
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