En noviembre del
año pasado, unos investigadores de la Universidad de Georgia han logrado desarrollar
un nuevo material innovador que va a permitir revolucionar el campo de los
materiales de iluminación en campos muy variados como los de diagnóstico
medical, producción de energía solar y también para el sector militar.
Efectivamente, el nuevo material elaborado a partir de un emisor de luz
infrarroja es capaz de producir luz durante aproximadamente 360 horas a partir
de una exposición muy corta de solamente 1 minuto a la luz solar.
La fotoluminiscencia
La producción de
luz a partir de la excitación luminosa o eléctrica de materiales emisores ya es
un campo bastante bien conocido. Existen muchas aplicaciones tecnológicas actuales
que se basan en materiales que pueden emitir en un rango amplio de colores
visibles después de una exposición prolongada al sol u otra fuente de luz. El
proceso de re-emisión de luz a partir de una fuente principal de activación se
llama fotoluminiscencia y se basa normalmente en la absorción de la luz de otra
fuente por un material, quien a su vez transforma la energía luminosa y vuelve
a emitir una radiación luminosa que puede ser de otro color que la absorbida. El
efecto básico de esta transformación en el origen de la fotoluminiscencia es la
excitación de unas partículas del material (los electrones) por las partículas
energéticas de la fuente de luz (los fotones). Efectivamente, los electrones
van a adquirir energía debido a la luz que les excita, y cuando regresan a su
estado energético basal, liberan el exceso emitiendo sus propios fotones, es
decir luz.
Según el
material, la re-emisión puede ser fluorescente si es inmediata o bien fosforescente,
si no es inmediata sino un poco después de haber excitado el material. La
emisión de luz que producen los juguetes o las manecillas de reloj que brillan
en la noche o cuando se apaga la luz es fosforescente. En ambos casos, la
fotoluminiscencia generada por el material es temporal, y relativamente corta:
la fosforescencia dura solamente unos minutos y los materiales fluorescentes
dejan de emitir cuando la fuente principal se apaga, como en el caso de la luz
negra de las discotecas o cuando se evalúa la blancura de los dientes o la
presencia de sangre con luz ultravioleta (el último ejemplo se ve mucho en los
famosos programas de policía forense en la televisión actualmente).
Novedades: infrarrojo y larga duración
Hasta el
descubrimiento del Dr. Zhengwei Pan y de su colaborador de estancia posdoctoral
el Dr. Feng Liu publicado en noviembre en la revista Nature Materials, era muy difícil producir materiales que pudieran
emitir luz en el rango del infrarrojo, invisible con el ojo humano sin lentes o
cámaras especiales como los lentes de visión nocturna. Por supuesto, para un
uso común de la fotoluminiscencia, una emisión invisible parece totalmente
inútil, pero no lo es. Este tipo de materiales tiene mucho potencial en el
sector militar por ejemplo, para poder emitir señales luminosas indetectables
sin el equipo especial requerido para ver el infrarrojo. Además, el Dr. Pan
demostró que un solo minuto de exposición a la luz solar afuera de su
laboratorio de la Facultad de Ingeniería de Atlanta permitía generar una
iluminación de 360 horas en el infrarrojo. Además, “se puede activar con los
tubos fluorescentes en interior también” dijo Pan.
La innovación de
Pan y Liu está en la manera de producir el material con una nueva técnica.
Utilizaron un emisor iónico de luz infrarroja y lo colocaron en una matriz especial
de oro material que crea una forma de laberinto con trampas de energía. Esas
trampas de la matriz receptora permiten atrapar durante un momento la energía
liberada por los electrones responsables de la re-emisión de luz y la pueden
almacenar un largo tiempo bajo forma de energía térmica y ya no luminosa. Ese
calor retroalimenta el emisor iónico y es por eso que el nuevo material es
capaz de emitir luz infrarroja durante 2 semanas. Por supuesto, no fue un
trabajo sencillo lograr desarrollar el laberinto y las trampas y Pan confesó
haber trabajado durante 3 años en este proyecto. Pero el proceso de captura,
transformación y almacenamiento de energía solar en un material dado debería
poder permitir mejorar de mucho el rendimiento y el costo de las celdas solares
actuales también. Un trabajo largo que vale mucho la pena y augura buenas cosas
para el “Año Internacional de la Energía
Sostenible para Todos”.
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