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Física
Un Modo de Predecir el Comportamiento de las Ondas
Evanescentes
23
de
Noviembre de 2007.
Investigadores
del Instituto Tecnológico de Georgia han descubierto una forma de
predecir el comportamiento de las ondas evanescentes durante la
transferencia a escala nanométrica de calor por radiación, abriendo el
camino al diseño de una nueva gama de nanodispositivos y
nanotecnologías, incluyendo tecnologías para la energía térmica solar.
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Los dispositivos de tamaño nanométrico presentan un desafío único para
cualquier tecnología óptica: no hay suficiente espacio para que la luz
viaje en línea recta.
En la escala nanométrica, la energía puede producirse por los fotones de
luz radiados entre dos superficies muy cercanas, a veces tan cerca como
10 manómetros, una distancia más pequeña que la longitud de onda de la
luz. La luz se comporta de modo muy diferente en la escala nanométrica
ya que su longitud de onda se interrumpe, produciendo ondas inestables
denominadas ondas evanescentes. La dirección de estas ondas
imprevisibles no puede ser calculada, por lo que los investigadores se
enfrentan a la desalentadora tarea de diseñar nanotecnologías para que
operen en tales condiciones de incertidumbre y a pesar de ello logren
aprovechar las ondas de luz.
Para estudiar las ondas evanescentes, el equipo de investigación del
Tecnológico de Georgia partió de la transferencia de energía por
radiación en la escala nanométrica (entre dos superficies muy cercanas a
diferentes temperaturas, por medio de la radiación térmica). Puesto que
la dirección de las ondas evanescentes aparentemente es imposible de
conocer en términos de la física (se le adjudica pues un valor
imaginario), el grupo de Zhang optó por seguir la dirección del flujo de
energía electromagnética para predecir su comportamiento, en lugar de la
dirección de los fotones.
"Estamos empleando la electrodinámica clásica para explicar el
comportamiento de las ondas, no la mecánica cuántica", señala el
investigador Zhuomin Zhang. "Estamos prediciendo la propagación de la
energía, y no el movimiento real, de los fotones".
El reto de ese trabajo consiste en que la electrodinámica funciona de
modo diferente a escala nanométrica, y el equipo del Tecnológico de
Georgia necesitó localizar esas diferencias. La ley de Planck, una
teoría con más de cien años de antigüedad sobre cómo se radian las ondas
electromagnéticas, no se aplica en el ámbito nanométrico debido a que el
espacio entre las superficies es más pequeño que la longitud de onda.
El equipo del Tecnológico de Georgia observó que en lugar de la
radiación en línea recta normal, la luz era doblada cuando los protones
sufrían el efecto túnel a través del vacío entre las dos superficies
separadas sólo por una distancia de pocos nanómetros. El equipo también
notó que las ondas evanescentes se separaban durante este proceso
térmico, permitiéndoles visualizar y predecir el camino de la energía de
las ondas.
Entender el comportamiento de tales ondas resulta decisivo para el
diseño de muchos dispositivos basados en la nanotecnología.
Información adicional en:
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