FIBRAS DE CRISTAL FOTONICO PARA FILTRAR LUZ

Las fibras de vidrio se utilizan generalmente para transportar la luz a través de distancias largas – por ejemplo, la transmisión rápida de datos a través de Internet. Fibras de cristal fotónico (PCF) son una nueva variante de dichas fibras ópticas, que actualmente se usa principalmente en la investigación básica. Su sección transversal es una reminiscencia de un panal de pequeños tubos huecos que rodean el núcleo de ejecución a lo largo de la fibra circular. Se aseguran de que la única luz viaja en el núcleo donde se transporta con baja pérdida.
El comportamiento de transmisión de fibras de cristal fotónico cambia de manera significativa si se tuercen alrededor de su eje longitudinal – la transmisión de ciertas longitudes de onda se convierte en mucho más pobre. La fibra óptica se convierte en espiral y funciona como un filtro. El comportamiento se puede controlar muy fácilmente a través de la variante: con un toque más fuerte, las caídas en cambios de la transmisión hacia longitudes de onda mayores.
El equipo de investigadores que trabajan en Erlangen liderada por Philip Russell ha estudiado este efecto en detalle. Se aseguraron un extremo de un PCF y se utiliza un motor para hacer girar el otro con precisión alrededor de su eje durante la exploración de un láser de dióxido de carbono a lo largo de la fibra para calentar y ablandar el vidrio. La luz de una fuente supercontinuum, capaz de emitir luz casi igualmente en un amplio intervalo de longitudes de onda, se puso en marcha a continuación en el núcleo de la fibra retorcida y un analizador de espectro óptico utilizado para medir el espectro de transmisión, es decir, para averiguar qué longitudes de onda están suprimidos particularmente eficaz .
En el experimento, la transmisión en la gama de longitud de onda de 400 a 1000 nanómetros sumergió claramente en cuatro puntos que, como se esperaba, desplazado hacia longitudes de onda mayores cuando el PCF fue más retorcido. Los científicos también encontraron muy buen acuerdo con las simulaciones: “En estudios previos se explica el filtro con una especie de efecto red”, dijo Philip Russell. “Sin embargo, las longitudes de onda de los mínimos de transmisión habría tenido que aumentar con la duración del ciclo de giro. Nuestras medidas y las simulaciones muestran que exactamente lo contrario debe ser el caso.”
Russell explica el efecto del filtro con una analogía del siglo 19: en 1878, el físico Inglés John William Strutt (Lord Rayleigh) notó que el sonido se guió en un recorrido circular alrededor de la cúpula de la catedral de St. Paul en Londres. Esta “galería de los suspiros” efecto también existe en la óptica, por ejemplo cuando la luz rebota alrededor dentro de una microesfera de vidrio muchas veces, formando una resonancia de alta calidad en ciertas longitudes de onda ópticas.
Algo similar sucede con las longitudes de onda que se filtran en las fibras de cristal fotónico trenzados: resonancias orbitales aparecen en el revestimiento en forma de panal, causando poder para drenar lateralmente desde el núcleo en lugar de fluir hacia el frente, de modo que sólo muy poco de que llegue a la otro extremo. “Con una cámara sensible, sería posible ver el lado de las fibras que brillan con los colores que se ven particularmente fuertemente reprimidas”, explica Russell.
El científico anticipa interesantes aplicaciones técnicas para el efecto:. “Lo que es particularmente atractivo de todo es que podemos girar las PCF casi cualquier forma que desee después de que se han hecho Esto significa, por ejemplo, que tenemos una gran flexibilidad en la toma de filtros para longitudes de onda específicas. ” Estos componentes desempeñan un papel importante en muchas áreas: para la transferencia de datos ópticos, así como para sensores, láseres de fibra y amplificadores ópticos. También es posible variar la torsión a lo largo de las fibras, que permite que muchos filtros diferentes que se creará. Y, por último, esto hace que sea posible modificar las respuestas lineales y no lineales de las fibras y así influir en dos parámetros importantes para la generación de un supercontinuum.

CHIP QUE SE AUTOABASTECE DE ELECTRICIDAD

Unos investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), en Cambridge, Estados Unidos han dado un importante paso hacia el desarrollo de sistemas de monitorización que no necesiten baterías. Estos sistemas podrían ser usados en dispositivos biomédicos, sensores medioambientales en lugares remotos, y medidores emplazados en sitios de difícil acceso, entre otras aplicaciones.

El nuevo sistema desarrollado por estos científicos podría generar electricidad a partir de la luz, del calor y de las vibraciones, combinando las tres fuentes, y con la electricidad resultante alimentar a sistemas de monitorización.
Anteriormente, se habían realizado trabajos en el laboratorio de Anantha Chandrakasan del MIT enfocados al desarrollo de chips para computación y para comunicación inalámbrica capaces de hacer su trabajo consumiendo muy poca energía, e instalables en diversos dispositivos capaces de obtener electricidad a partir de la luz natural, el calor y las vibraciones presentes en el entorno. El desarrollo más reciente, llevado a cabo con Saurav Bandyopadhyay, es un chip que podría obtener energía de estas tres fuentes del entorno a la vez, optimizando así su abastecimiento de electricidad. Esto representa una gran ventaja ya que estas fuentes tienden a ser de actividad intermitente e impredecible.
Un nuevo sistema podría generar electricidad a partir de la luz, del calor y de las vibraciones, combinando las tres fuentes.
Hasta ahora, la mayoría de los desarrollos técnicos encaminados al aprovechamiento de múltiples fuentes de energía habían conducido a dispositivos que simplemente pasaban de una fuente a otra, aprovechando sólo la que en un momento dado estuviera generando la mayor cantidad de energía. Esa estrategia desaprovecha la energía suministrada por las demás fuentes. En cambio, el nuevo dispositivo extrae y combina la energía de varias fuentes simultáneamente.

PEZ ROBÓTICO CON PANEL SOLAR PARA ENVIAR DATOS A CIENTÍFICOS

Conocido como el “Mola” es un pez robótico que diseñaron un grupo de científicos con el objetivo de extraer toda la información y datos que se puedan sobre el océano para entender un poco mejor este mundo tan inexplorado por el ser humano.
Lo interesante es que es un pez que prácticamente es un panel solar, toda la energía que necesita para nadar y enviar datos lo hace gracias al panel solar que tiene instalado que es su cuerpo, Mola, no tiene ninguna batería ni ningún sistema de almacenamiento (sería muy pesado) así que la luz del sol que captura pasa directo. Cuenta con una cola flexible que utiliza como energía extra cuando el panel solar que es su cuerpo no es suficiente.
Mola no solo nada en la superficie, se puede sumergir tanto como lleguen los rayos del sol, es por eso que generalmente lo ponen a nadar en aguas muy claras.

PANEL SOLAR TRASPARENTE CONVIERTE LUZ INFRARROJA EN ENERGÍA ELÉCTRICA

Estos resultados abren el potencial de usar este material en ventanas inteligentes y dispositivos electrónicos, o integrarlo en la construcción de edificios
 Este nuevo material tiene una eficiencia poco menor a la mitad de un panel solar común
Científicos de la Universidad de California en Los Angeles (UCLA), desarrollaron un tipo de célula fotovoltaica de polímero 70% trasparente que convierte la luz infrarroja en energía eléctrica.
“Estos resultados abren el potencial de usar este material en ventanas inteligentes y dispositivos electrónicos, o integrarlo en la construcción de edificios entre otras aplicaciones. Nuestra nueva célula fotovoltaica de polímero está hecha de materiales semejantes al plástico, ligeros y flexibles, y lo más importante, que se pueden producir en gran volumen a bajo costo“, destacó el profesor de ciencia e ingeniería de materiales de la UCLA y líder del proyecto, Yang Yang.
Cabe señalar que este nuevo material tiene una eficiencia del 4%, que es poco menor a la mitad de un panel solar común y no transparente.
Es importante destacar que las células pueden ser producidas en gran volumen a bajo costo, afirman los investigadores.

CONSIGUEN QUE EL SILICIO GENERE ELECTRICIDAD A PARTIR DEL CALOR

El otro día, mi compañero Pepe nos comentaba que el MIT había desarrollado un chip que era capaz de alimentarse mediante calor, luz o vibración, un dispositivo capaz de simultanear múltiples fuentes de energía y que supone un hito al que nadie había podido llegar hasta ahora. Teniendo en cuenta que el sector tecnológico comienza a ser relevante en cuanto a su consumo de energía (el 1% del consumo eléctrico mundial se destina a centros de datos y supone un 2% de las emisiones de carbono), cada vez son más las líneas de trabajo que se destinan al desarrollo de sistemas electrónicos auto-suficientes que puedan funcionar gracias a materiales piezoeléctricos, los fotones de un haz de luz o el calor disipado por efecto Joule. Precisamente, con la idea de aprovechar el calor, un equipo de la Universidad Duisburg-Essen ha estado trabajando en una base de silicio capaz de generar electricidad con el calor y, por tanto, abrir la puerta a dispositivos que funcionen aprovechando el calor disipado por el dispositivo en el que se encuentran.
Las placas solares que se utilizan para captar la luz del Sol y generar electricidad, típicamente, se construyen usando Arseniuro de Galio o cristales de Silicio, los mismos tipos de materiales que se usan como sustrato para el desarrollo de circuitos integrados. Partiendo del Silicio, y sabiendo que por el efecto fotoeléctrico es capaz de generarse una corriente eléctrica al incidir sobre éste un haz de fotones, el equipo de investigación decidió abordar el problema desde una perspectiva distinta y, sobre todo, económica puesto en vez de utilizar complejos procesos de fabricación apostaron por una técnica bastante usual dentro de la fabricación de circuitos integrados: la combinación del Silicio con otros materiales.
Dopando el Silicio con Fósforo y Boro, el equipo de la Universidad Duisburg-Essen fue capaz de generar un sustrato fácil de desarrollar y a bajo coste, un sustrato que puede usarse sin mayor problema como base para el desarrollo de circuitos integrados. ¿Y qué aportan el Fósforo o el Boro al Silicio? Estos dos elementos son capaces de provocar algo similar al efecto fotoeléctrico pero en vez de provocar una corriente eléctrica con luz, ésta aparece gracias al calor.
Este desarrollo es bastante interesante porque el material que han definido es fácil de fabricar (y barato), lo cual abre la puerta a que se pueda aprovechar el calor residual que se emite en centros de datos o, por ejemplo, en el motor de un vehículo:
Hay mucho calor que podemos aprovechar, tanto en la industria química como en la de la automoción
Y precisamente, el motor de los coches podría ser una de las fuentes de calor que podrían aprovecharse para cargar las baterías del vehículo o alimentar el sistema eléctrico sin necesidad de usar un alternador.

PUNTOS CUÁNTICOS AUMENTAN RENDIMIENTO DE CÉLULAS SOLARES.

Una nueva forma de extender la vida útil de los portadores de carga en las células solares ha sido revelada por los investigadores en España. La técnica implica la creación de un agregado de dos tipos diferentes de puntos cuánticos, que pueden ser realizados utilizando bajo costo de procesamiento de solución-técnicas. Según los investigadores, el método podría utilizarse para aumentar el rendimiento de células solares – incluso aquellos basados en materiales fotovoltaicos que tienen propiedades optoelectrónicas relativamente pobres.
Solución transformados-células solares inorgánicos se hacen depositando capas de puntos cuánticos – piezas diminutas de semiconductores-en suspensión coloidal. Los dispositivos han demostrado ser prometedores mucho, ya que pueden absorber la luz sobre un amplio espectro de longitudes de onda. Este es un resultado del hecho de que los huecos de la banda electrónicos en un punto cuántico puede ser sintonizado sobre un rango de energía grande, simplemente cambiando el tamaño del punto. También son relativamente baratos de producir.
Sin embargo, sólo un número limitado de materiales han sido explotados en este tipo de célula solar. Cuando la luz es absorbida por una célula solar que libera pares de portadores de carga (electrones y huecos), que deben soportar durante un tiempo suficientemente largo para viajar a través del dispositivo a donde puede llegar a ser una corriente eléctrica útil. El problema es que sólo un puñado de materiales – dos ejemplos comunes son los puntos cuánticos de plomo o cadmio-basado – tienen una vida útil de transporte que sean lo suficientemente largos.
Evitar los elementos tóxicos
“Sin embargo, el plomo y el cadmio-basados en puntos cuánticos se basan en elementos tóxicos, por lo que nosotros, los investigadores están buscando activamente otros materiales, más seguros, incluso si sus propiedades optoelectrónicas son más pobres – pero entonces necesitamos una estructura del dispositivo para adaptarse a ellos de una manera útil manera “, explica Gerasimos Konstantatos del Institut de Ciències Fotoniques en Barcelona, quien dirigió esta última investigación.
Konstantatos equipo creó un “bulto de nano-heterounión” en un dispositivo de célula solar que consta de tipo p y los semiconductores de tipo n. Los dos materiales se mezclan de tal manera que, cuando se expone a la luz solar, fotogenerada pares electrón-hueco fueron capaces de separar en la nanoescala y los viajes a lo largo del dispositivo a través de dos caminos muy diferentes, algo que reduce las posibilidades de que recombinar.
El dispositivo constaba de un nanocompuesto que comprende una mezcla de p-tipo PBS puntos cuánticos y de tipo n Bi 2 de Si 3 puntos cuánticos (ver figura). Esta mezcla se intercala entre una capa de puros Bi 2 de Si 3 puntos cuánticos – que transporta electrones y los huecos bloques – y una capa de PbS puntos cuánticos, que tiene las propiedades de transporte opuestas. Para determinar la eficacia relativa de la capa de mezcla, el equipo también “dispositivos de doble capa” con una unión abrupta entre los dos tipos de puntos cuánticos. Konstantatos y sus colegas encontraron que la eficiencia energética de conversión de la mayor parte de nano-dispositivos de heterounión se encontró que alrededor del 4,8%, un valor que es tres veces mayor que los dispositivos de doble capa con uniones fuertes.
Vida útil más larga
Para calcular la razón de esta mejora de la eficiencia, el miembro del equipo de Arup Rath y sus colegas comenzaron a medir los tiempos de vida de los portadores de carga en los dispositivos, mientras que la exposición de las células a diferentes intensidades ópticas. Aunque ambos dispositivos presentan una larga vida útil en la baja intensidad de luz, a altas intensidades similares a la luz solar, el dispositivo contiene operadores con cortos tiempos de vida, porque de electrones y agujeros se combinan a un ritmo más rápido aquí. Los portadores en la mayor parte de nano-heterounión dispositivo, por otro lado, parece que durar tres veces más largo que en la estructura bicapa desde los electrones y los huecos se recombinan en una tasa significativamente más lenta.
“A pesar de la eficiencia energética de la conversión de nuestras células es todavía un poco más bajo que los dispositivos de registro de eficiencia basados en puntos cuánticos de PbS y electrodos de óxido de titanio de tipo n, que demuestra la prueba de principio”, dice Konstantatos. “Lo que es más, a diferencia de estudios anteriores que se basaban en cualquiera de farfulló electrones de óxido-aceptantes o sinterización de alta temperatura a 500 ° C, nuestra técnica funciona con una solución totalmente basada en procesos y en las bajas temperaturas de menos de 100 ° C – no ventajas insignificantes para el bajo costo de rollo a rollo de fabricación, por ejemplo”.
Los resultados se describen en la revista Nature Photonics .

LA LUZ PODRÍA PREVENIR LOS INFARTOS, SEGÚN CIENTÍFICOS

La exposición a la luz intensa podría prevenir infartos o tratar a personas con ese padecimiento, según los resultados iniciales de un estudio.
Investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Colorado, Estados Unidos, descubrieron que la exposición a la luz activa una proteína llamada Período 2 (Per2), que desempeña un papel clave cuando una persona se encuentra infartada porque interviene en el cambio metabólico de grasa a glucosa.
Cuando ocurre un ataque cardíaco el corazón no recibe suficiente oxígeno porque se bloquea el flujo sanguíneo, explicaron científicos en la revista Nature Medicine.
Para obtener energía, el corazón reemplaza su combustible usual, la grasa por glucosa, pero si no se produce esa conversión las células mueren y el corazón queda dañado.
Durante un ensayo realizado con ratones, los científicos observaron que con la luz intensa se produjo la necesaria transformación de grasa a glucosa lo que dañó menos el músculo cardíaco.
Según los expertos, este hallazgo se basa en el ritmo circadiano asociado a la luz y la oscuridad.
El ritmo circadiano se encuentra regulado por proteínas que ocurren en varios órganos, entre los que se encuentra el corazón. Aún los científicos desconocen como la proteína mejora la eficiencia de la conversión de grasa en glucosa y desconocen si la luz intensa puede tener el mismo efecto en humanos que en ratones.

TELETRANSPORTAN INFORMACIÓN ENTRE DOS ÁTOMOS SEPARADOS POR 16 KILÓMETROS

La teletransportación cuántica ha alcanzado un nuevo hito. Científicos de las universidades de Ciencia y Tecnología de China y de la de Tsinghua en Pekín han logrado teletransportar información entre dos fotones situados a una distancia de 16 kilómetros uno del otro. Entre ambos no había otra cosa que espacio libre, a diferencia de experimentos anteriores en los que se cubrieron distancias menores utilizando canales de fibra óptica. Este logro, publicado en la revista Nature Photonics, tiene el potencial de permitirnos algún día, por ejemplo, establecer un enlace “instantáneo” entre la Tierra y los astronautas en órbita.
A pesar de lo que su nombre puede hacernos creer, la “ teletransportación cuántica” es un fenómeno bastante diferente a lo que se sugieren en las películas de ciencia ficción. En el mundo real, la teletransportación cuántica no es otra cosa que un conjunto de dos partículas -fotones, por ejemplo- entrelazadas de forma que puedan mantener asociados sus estados cuánticos. Cuando las partículas implicadas en el experimento se separan una de otra, este entrelazamiento garantiza que cuando el estado de una de ellas cambie, el de la otra también lo hará, permitiendo la teletransportación de información cuántica.
Una forma simple de comprender este fenómeno -la física cuántica nunca es fácil de explicar con un ejemplo- es pensar en ambas partículas como si fuesen piedras de colores. Imaginemos que tenemos una piedra de color rojo y otra de color azul. Sin mirarlas, las envolvemos en un papel oscuro, nos quedamos con uno de los paquetes y enviamos otro a varios kilómetros de distancia. Tradicionalmente, si quisiésemos saber el color de la piedra que hemos enviado lejos necesitaríamos algún sistema de comunicaciones que -como mínimo- demoraría en enviarnos esa información un tiempo igual al que tarda la luz en recorrer esa distancia. Sin embargo, si nos limitamos a quitar el papel que cubre nuestra piedra, automática e instantáneamente sabremos de que color es la otra. Algo similar es lo que ocurre con los estados cuánticos de las partículas entrelazadas.
A través del espacio vacío
Hasta ahora, este efecto había sido posible solo entre partículas separadas por algunos cientos de metros, y mediando entre ambas un “canal” de fibra óptica por el que viajaban los fotones a fin de preservar su estado cuántico. En este experimento, los investigadores entrelazaron dos fotones y enviaron a uno de ellos a una distancia de 10 millas (16 kilómetros) a través del espacio vacío, y fueron capaces de comprobar que el fotón distante aún era capaz de responder a los cambios en el estado del otro fotón. Este fenómeno pudo ser comprobado en el 89% de las veces que se repitió la experiencia, un valor que alcanza para -protocolo de corrección de errores mediante- transmitir información fidedigna a esa distancia y de manera instantánea. ¿Quiere decir esto que estamos más cerca de un sistema de transportación a lo “Star Trek”? Ni remotamente. En esa serie, lo que se hace es teletransportar materia de un sitio a otro, de forma instantánea. El experimento que han llevado a cabo estos científicos, en cambio, simplemente demuestra que es posible mantener el entrelazamiento cuántico entre partículas separadas por poco más de una decena de kilómetros sin necesidad de tender un “cable” entre ambas. Nada más, ni nada menos.

LA LUZ PODRÍA PREVENIR LOS INFARTOS, SEGÚN CIENTÍFICOS

La exposición a la luz intensa podría prevenir infartos o tratar a personas con ese padecimiento, según los resultados iniciales de un estudio.
Investigadores de la Escuela de Medicina de la Universidad de Colorado, Estados Unidos, descubrieron que la exposición a la luz activa una proteína llamada Período 2 (Per2), que desempeña un papel clave cuando una persona se encuentra infartada porque interviene en el cambio metabólico de grasa a glucosa.
Cuando ocurre un ataque cardíaco el corazón no recibe suficiente oxígeno porque se bloquea el flujo sanguíneo, explicaron científicos en la revista Nature Medicine.
Para obtener energía, el corazón reemplaza su combustible usual, la grasa por glucosa, pero si no se produce esa conversión las células mueren y el corazón queda dañado.
Durante un ensayo realizado con ratones, los científicos observaron que con la luz intensa se produjo la necesaria transformación de grasa a glucosa lo que dañó menos el músculo cardíaco.
Según los expertos, este hallazgo se basa en el ritmo circadiano asociado a la luz y la oscuridad.
El ritmo circadiano se encuentra regulado por proteínas que ocurren en varios órganos, entre los que se encuentra el corazón. Aún los científicos desconocen como la proteína mejora la eficiencia de la conversión de grasa en glucosa y desconocen si la luz intensa puede tener el mismo efecto en humanos que en ratones.

EL SINCROTRÓN

El Sincrotrón Alba se ha estrenado como herramienta de investigación con un experimento de nuevos materiales superconductores con los que se espera revolucionar la red de distribución eléctrica.
Según ha anunciado hoy este centro investigador, con este estudio, que se llevará a cabo hasta el próximo 10 de junio, se quiere ver el comportamiento magnético de determinadas nanopartículas que mejoran las propiedades de cintas superconductoras, para poder transmitir con más eficiencia mayores cantidades de corriente eléctrica.
Con la luz del sincrotrón se estudiarán diferentes muestras para conocer exactamente las propiedades magnéticas de nanopartículas de diferentes tipos de ferrita y descubrir cómo afecta esto al anclaje de los vórtices.
Los investigadores están estudiando la nanoestructuración de capas superconductoras de un material cerámico superconductor, el YBA2 Cu3 O7, al que se incorporan nanopartículas de óxidos metálicos.
Para comprender la influencia de estos nanomateriales en el comportamiento del material superconductor, los investigadores necesitan conocer la naturaleza magnética de los iones que forman las nanopartículas, tanto dentro como fuera del superconductor.
Las mismas fuentes han señalado que este material se puede refrigerar con relativa facilidad con nitrógeno líquido para mantener las propiedades superconductoras, y permite transmitir la corriente eléctrica de un punto a otro sin casi pérdidas, y con más eficiencia que los cables eléctricos convencionales, lo que puede revolucionar la forma de transportar la energía eléctrica.
En experimentos anteriores se vio que la presencia de nanopartículas generadas “in situ” en las capas mejora sustancialmente la capacidad superconductora del material ya que fijan los vórtices magnéticos, que son unos remolinos de campo magnético en el interior del superconductor.
Para llevar a cabo el estudio los investigadores están preparando capas superconductoras con metodologías químicas de bajo coste que contienen nanopartículas de óxidos metálicos, principalmente magnéticas.
Las mismas fuentes han señalado que el experimento está a cargo de Eduardo Solano y Josep Ros, investigadores del Departamento de Química de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) y de Jaume Gázquez, Susana Ricart y Teresa Puig del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC).
El proyecto con el que arranca el Sincrotrón Alba ha sido uno de los 50 elegidos entre las 203 propuestas de experimentos presentadas para utilizar las siete líneas de luz, de las cuales 167 provenían de España, 30 de otros países europeos y el resto de Asia y los Estados Unidos.
El Alba, participado al 50 % por el Gobierno y la Generalitat, es un acelerador de partículas de 270 metros de perímetro por donde circulan electrones a una velocidad próxima a la de la luz, y que produce una radiación electromagnética que se usa para visualizar muestras a nivel atómico y molecular y analizar la estructura de la materia.
abc.es