La energía de la luz se encuentra en todas partes y se aprovecha para diversas aplicaciones, como la tecnología de visión nocturna, las células solares , las imágenes biomédicas y los sensores. La conversión de luz de baja energía en luz de alta energía es crucial en muchas de estas tecnologías.
Algunas de las metodologías existentes incluyen el uso de materiales de conversión ascendente que transforman la luz infrarroja en luz visible o ultravioleta, puntos cuánticos que absorben fotones de baja energía y los vuelven a emitir como fotones de mayor energía, cristales de duplicación de frecuencia que duplican la frecuencia de la luz y Células fotovoltaicas (o solares) que convierten la luz solar en electricidad.
Ahora, los científicos han agregado una nueva tecnología a esta lista: una nueva clase de material que transforma la luz de baja energía en luz de alta energía.
El equipo de investigación incluyó a científicos de la Universidad de Texas en Austin, la Universidad de California Riverside, la Universidad de Colorado Boulder y la Universidad de Utah, que han estado trabajando en el desarrollo de esta tecnología durante varios años.
Material compuesto orgánico-inorgánico
El equipo desarrolló un material compuesto utilizando materiales inorgánicos y orgánicos. Para el material inorgánico, el equipo utilizó nanopartículas de silicio ultrapequeñas y antraceno para el material orgánico.
El antraceno tiene propiedades únicas en los combustibles fósiles como el petróleo y el carbón. Es fluorescente, lo que significa que puede absorber luz en longitudes de onda específicas y volver a emitir luz en longitudes de onda más largas, lo que lo convierte en un candidato adecuado para esta tecnología.
El equipo desarrolló puentes conductores de electricidad para transportar los electrones entre el antraceno orgánico y las nanopartículas de silicio inorgánico. El compuesto transporta eficientemente los electrones entre los componentes orgánicos e inorgánicos, y el puente facilita el proceso al garantizar un fuerte enlace químico entre las dos partes y aumentar la eficiencia del intercambio de energía.
El material puede convertir fotones de longitud de onda larga (como la luz roja) en fotones azules o ultravioleta de longitud de onda corta, lo que permite aplicaciones. Una longitud de onda más larga implica menor energía en física, lo que significa que el material puede convertir luz de baja energía en luz de alta energía.
Futuras aplicaciones en tecnologías.
El nuevo material compuesto orgánico-inorgánico abre nuevas posibilidades en muchos campos, como imágenes biomédicas, sensores de luz para automóviles autónomos, paneles solares eficientes, mejores gafas de visión nocturna e impresión 3D basada en luz.
En un comunicado de prensa, Sean Roberts, coautor del estudio de la Universidad de Texas en Austin, dijo: “Este proceso nos brinda una forma completamente nueva de diseñar materiales. Nos permite tomar dos sustancias extremadamente diferentes, silicio y moléculas orgánicas, y unirlas lo suficientemente fuerte como para crear no solo una mezcla, sino un material híbrido completamente nuevo con propiedades que son completamente distintas de cada uno de los dos componentes”.
Añadió: “Este concepto puede ser capaz de crear sistemas que puedan ver en el infrarrojo cercano. Eso puede ser útil para vehículos autónomos, sensores y sistemas de visión nocturna”.
Lo que es más importante, la capacidad de transformar la luz de baja energía en luz de mayor energía tiene el potencial de mejorar la eficiencia de las células solares al capturar la luz del infrarrojo cercano que, de otro modo, pasaría. La optimización de esta tecnología podría conducir a una reducción del 30% en el tamaño de los paneles solares.