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Física
Cristal Fotónico Revolucionario
11
de Julio de 2003.
 No
se puede obtener algo de la nada, dicen los físicos, pero a veces una
innovación radical te acerca mucho a ello. Investigadores de los Sandia
National Laboratories han demostrado que, excediendo las predicciones de
una ley física centenaria, es posible fabricar filamentos de tungsteno
en forma de retícula que emiten más energía al ser calentados que los
habituales filamentos sólidos de tungsteno, en ciertas bandas del
infrarrojo cercano.
Esta emisión superior abre las puertas a una fuente energética mejor
para la recarga de coches eléctricos híbridos, equipo eléctrico de
embarcaciones o generadores eléctricos industriales movidos por el calor
procedente de residuos.
Y dado que la región del infrarrojo cercano es la más próxima a la
longitud de onda de la banda visible, podríamos estar cerca del día en
que las emisiones de estos nuevos filamentos de tungsteno se produzcan
en esta región del espectro, proporcionando una iluminación más
eficiente, el primer avance significativo desde que Edison inventó la
bombilla.
Las retículas de las que hablamos pueden visualizarse como un juego de
construcción infantil constituido por pequeños troncos. Cada uno tiene
un diámetro de 0,5 micrones y entre ellos existen separaciones de 1,5
micrones. Pero el nombre adecuado para estas retículas es el de
cristales fotónicos, porque mantienen una regularidad cristalina en el
espaciado de sus componentes. Los canales del cristal han sido
construidos con las dimensiones exactas para que la energía de entrada
salga sólo en las bandas de frecuencia deseadas.
Shawn Lin, un físico de Sandia, y sus colegas, demostraron el hecho de
que estos cristales fotónicos exceden en su emisión a lo pronosticado
por la bien conocida ley de Planck, que predice las emisiones máximas
que se pueden esperar en cualquier longitud de onda para un sólido
ideal. Los resultados, en efecto, exceden dichas predicciones de 4 a 10
veces en las frecuencias del infrarrojo cercano.
En términos más concretos, una retícula calentada en el vacío a 1.250
grados C (la temperatura típica de operación de un generador
fotovoltaico térmico), posee una eficiencia de conversión del 34 por
ciento, tres veces el rendimiento de un cuerpo negro radiador ideal (11
por ciento). Los científicos, además, no detectaron deterioro alguno en
la retícula de tungsteno, aunque aún deben hacerse más pruebas a largo
plazo.
Lin dice que su trabajo no rompe la ley de Planck, sino que sólo la
modifica demostrando la creación de una nueva clase de emisores.
Comparar las emisiones de un sólido y las de una retícula fotónica sería
como comparar un perro y un gato, o un gato y un supergato.
Un cristal fotónico que absorbiera la energía del calor sobrante de un
generador en una central eléctrica podría liberarla a frecuencias más
altas, lista para ser utilizada por células fotovoltaicas, que a su vez
alimentarían los motores eléctricos del generador. El sistema
encontraría también aplicaciones a bordo de los automóviles eléctricos.
Información adicional en:
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