Al romper una ley de física, los investigadores pueden mejorar los dispositivos de recolección de energía como las células solares
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Los investigadores han violado una ley de física de siglos, lo que nos pone en camino hacia la fabricación de dispositivos de recolección de energía, como células solares.
Linxiao zhu en la Universidad Estatal de Pensilvania ha querido romper la ley de radiación térmica de Kirchoff durante casi una década. Dando que se remonta al siglo XIX, esta ley dicta que Los objetos emiten Tanta radiación térmica, o calor, como absorben. Está relacionado con las leyes más fundamentales de la física que rigen el calor y la energía: las leyes de la termodinámica. Estos ponen una restricción en cualquier dispositivo que absorba la luz, y hasta hace poco, los investigadores pensaban que esas restricciones no eran negociables.
“En un libro de texto habitual, leerá que la ley de radiación térmica de Kirchoff es incondicionalmente cierta, y es requerida por la segunda ley de la termodinámica. Pero de hecho, no lo es”, dice Zhu.
Hemos visto una violación previa de esta ley, pero solo para un rango estrecho de longitudes de onda o colores de radiación. Zhu y sus colegas ahora lo han roto más dramáticamente que nunca.
Para hacerlo, necesitaban dos cosas: un material cuidadosamente estructurado y un campo magnético. Esto se debe a que tanto la estructura como el magnetismo afectan lo que sucede con las partículas que componen la radiación, como la fotones esa luz de maquillaje, y la energía que llevan una vez que golpean un material.
Los investigadores hicieron un muy delgado semiconductor en capas de indio, galio y arsenuro y dirigió cuidadosamente sus átomos a una disposición específica. Lo pusieron cerca de un electroimán fuerte y brillaban de diferentes colores a diferentes temperaturas, ángulos y resistencias al campo magnético.
La estructura del material, combinada con un suministro constante de fuerzas magnéticas del imán, dio como resultado una diferencia entre la radiación absorbida y emitida por el material. La radiación emitida fue hasta un 43 por ciento más alta que la cantidad absorbida. Zhu dice que esto sucedió para más de un color de luz, lo cual es ventajoso porque la luz que cae sobre dispositivos como células solares es típicamente una mezcla de colores.
Aaswath raman En la Universidad de California, Los Ángeles, dice que el experimento es un paso importante para convertir una idea que previamente se presentó solo en los cálculos en realidad. Él dice que el gran contraste entre la cantidad de radiación se absorbe y cuánto se emite es “un gran problema”.
El nuevo material podría aumentar la eficiencia de los dispositivos que absorben la luz o el calor, pero hay desafíos para usarlo porque el beneficio requiere imanes, que podrían ser difíciles de incorporar en dispositivos y fabricación compactos a escala. Sin embargo, Raman dice que es optimista porque hay nuevos materiales que se comportan de manera magnética sin tener que ser colocados junto a un imán y nuevo trucos electromagnéticos Eso podría usarse para abordar este problema.