En la cuestión de rizado versus liso, nueva evidencia sugiere ganancias rizadas, al menos en el mundo de los nanocables. Investigadores de la Universidad Bilkent, Ankara Pavo, han demostrado que torcer nanocables rectos en resortes puede aumentar la cantidad de luz que absorben los cables hasta en un 23 por ciento. Absorber más luz es importante porque una aplicación de los nanocables es convertir la luz en electricidad, por ejemplo, para alimentar dispositivos diminutos.

Los resultados de esta investigación se publican en la revista Óptica aplicada , de la Sociedad Óptica (OSA).

Los nanocables son una tecnología relativamente nueva y todavía se está explorando todo su potencial. Cuando los diminutos cables están hechos de un semiconductor como el silicio, la luz que golpea el cable desalojará los electrones de la red cristalina, dejando atrás "agujeros" cargados positivamente. Tanto los electrones como los agujeros se mueven a través del material para generar electricidad. Cuanto más luz absorbe el cable; más electricidad genera. Un dispositivo que convierte la luz en electricidad puede funcionar como una célula solar o un fotosensor.

En 2007, Investigadores estadounidenses introdujeron un fotosensor de nanocables único que producía suficiente electricidad a partir de la luz solar (hasta 200 picowatts) para alimentar circuitos electrónicos a nanoescala. Más recientemente, un equipo de investigadores europeos construyó una célula solar de nanocables con una eficiencia de casi el 14 por ciento a partir de los compuestos de indio y fósforo. La eficiencia no es suficiente para vencer a las mejores células solares de silicio cristalino del mercado, pero debido a que los nanocables pueden cubrir más área con menos material, las células solares de nanocables podrían resultar más baratas en última instancia.

"Existe un enorme potencial en el área de los fotosensores a nanoescala, "dijo Mehmet Bayindir, Director, Centro Nacional de Investigación en Nanotecnología, Universidad Bilkent, Ankara Pavo. "Los resultados más eficientes podrían inducir el surgimiento de una nueva generación de tecnología de fotosensores y la eventual comercialización de estos productos".

Bayindir y su colega Tural Khudiyev, ahora un asociado postdoctoral en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, han descubierto que ajustar la geometría del nanoalambre típico puede ser una forma de lograr la mejora de eficiencia deseada. Los nanocables suelen ser largos, delgado y recto. Sus pequeñas dimensiones significan que interactúan con la luz de manera diferente a los materiales ordinarios. Ciertas longitudes de onda de luz coincidirán de la manera correcta con las dimensiones del nanoalambre, haciendo que la luz "resuene" o rebote dentro del cable.

Las llamadas resonancias de Mie son especialmente ventajosas para la nanoescala, Dijo Khudiyev. Las resonancias llevan el nombre del físico alemán Gustav Mie de principios del siglo XX, quien desarrolló ecuaciones para describir por qué diminutas partículas de metal hacen que las vidrieras brillen con tanta intensidad.

Las resonancias Mie ocurrirán con nanocables rectos, pero al girar el nanoalambre en forma helicoidal, Bayindir y Khudiyev descubrieron que podían aprovechar el fenómeno por partida doble.

"Cuando el período del nano resorte coincide con los puntos de resonancia de Mie, ocurre una condición de 'doble resonancia' que aumenta la eficiencia de recolección de luz, ", Dijo Khudiyev.

Adicionalmente, torcer el cable hacia arriba acortó su longitud, ahorrando hasta el 50 por ciento del área original.

La eficiencia mejorada de recolección de luz de los nanomuelles abre nuevas oportunidades para construir dispositivos a nanoescala que se alimentan a sí mismos, por ejemplo, sensores para detectar toxinas ambientales o para monitorear la integridad estructural de un puente.

"Nuestra forma de nanomuelles induce más potencia de salida tanto en el amplio rango de espectro como en algún punto único deseado (que se puede diseñar fácilmente), y estos hacen posible la alimentación de nanosistemas más avanzados con un solo sistema fotovoltaico basado en nano resortes, ", Dijo Khudiyev.

Las mejoras de eficiencia que informan los investigadores se calcularon utilizando una herramienta computacional avanzada. "La observación experimental de un diseño de fotosensor basado en nano resortes y su integración en un sistema embebido de fibra a gran escala sería interesante como los próximos pasos, "Dijo Bayindir.

El grupo ya ha desarrollado una forma fácil de producir nanomuelles haciendo primero matrices de nanocables largos, luego calentándolos a una temperatura en la que las matrices se puedan torcer en forma de nano resortes. La técnica se puede variar para controlar el diámetro del resorte y la tensión del rizo.