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Los cristales fotónicos reinventan las bombillas de tungsteno
Los cristales fotónicos son estructuras nanoscópicas diseñadas para canalizar la luz de longitudes de onda específicas mientras bloquean otras longitudes de onda.
Esta capacidad de controlar y filtrar la luz con gran eficiencia los hace enormemente útiles para aplicaciones tales como aumentar la eficiencia de las células fotovoltaicas al absorber luz en ciertas longitudes de onda óptimas.
Hoy, Sergei Belousov y sus amigos del Laboratorio Kintech en Moscú y varios amigos del Centro de Investigación Global de GE en el estado de Nueva York, dicen que tienen otra aplicación para cristales fotónicos. Han descubierto cómo los cristales fotónicos pueden mejorar drásticamente la eficiencia de emisión de luz del tungsteno con la esperanza de reinventar la bombilla.
Las bombillas de tungsteno han tenido mala prensa, por decir lo mínimo. El tungsteno tiene un alto punto de fusión (3695 K) y, por lo tanto, se puede calentar hasta que brille sin derretirse. El problema es que solo el 5 por ciento de la luz que emite es visible, el resto es infrarrojo, que simplemente se desperdicia. Con una eficiencia de solo el 5 por ciento, las bombillas de tungsteno han perdido popularidad rápidamente.
La pregunta que Belousov y compañía se propusieron responder es si pueden diseñar la nanoestructura del tungsteno para crear un cristal fotónico que emita luz visible mientras suprime la emisión de luz infrarroja.
En teoría, estudiaron las propiedades de varias estructuras, como pilas de troncos de tungsteno nanoscópicos y esferas incrustadas en otro medio. Si bien las pilas de troncos de tungsteno hacen poca diferencia, las esferas de tungsteno de solo una fracción de un micrómetro de radio hacen exactamente el trabajo, emitiendo luz principalmente en la región visible del espectro.
Luego, Belousov y compañía probaron su idea haciendo un cristal fotónico de tungsteno del diseño requerido y midiendo la cantidad de luz que emite en diferentes frecuencias. Dicen que la nueva estructura emite mucha menos luz infrarroja y tiene una eficiencia del 15 por ciento, significativamente más alta que el material a granel.
Esa es una mejora significativa y seguramente serán posibles mejoras. Pero es cuestionable si será suficiente para desencadenar una revolución de tungsteno en las bombillas. La generación actual de bombillas fluorescentes compactas puede igualar la salida de luz de una bombilla de tungsteno de 100 vatios con menos de 30 vatios y las luces LED pueden hacerlo con menos de 20 vatios.
Si Belousov y compañía quieren volver a poner tungsteno en las bombillas, primero tendrán que vencer a una fuerte oposición.
Ref: arxiv.org/abs/1212.3451 : Uso de cristales fotónicos metálicos como fuentes de luz visibles