Luz que se propaga en una capa de nanopartículas dispersas, muestra el principio de difusión, como partículas de té en agua caliente. La luz más profunda está penetrando en la capa, cuanto menor sea la densidad de energía. Científicos del Grupo de Fotónica Compleja de la Universidad de Twente, sin embargo, lograr convertir esta curva de difusión descendente en una ascendente, manipulando la luz incidente. Más energía luminosa dentro de una capa opaca, es el resultado, lo que podría dar lugar a células solares o LED con mejores rendimientos. Los resultados se publican en Nueva Revista de Física .

Incluso en un medio caracterizado por la aleatoriedad, como una colección de partículas no organizadas que dispersan luz, la difusión neta de la luz es uniforme. Esto es típico de la difusión, un fenómeno que ya interesaba a físicos como Albert Einstein y Adolf Fick. Podemos observarlo a nuestro alrededor.

La aleatoriedad en los experimentos de UT se debe a una capa de pintura blanca. Luz que cae sobre la colección de partículas de óxido de zinc de las que está hecha la pintura, será esparcido por las partículas. Empezará a interferir con la luz, dispersos de partículas vecinas. Sin embargo, se extenderá de manera uniforme. Teóricamente la densidad de energía mostrará una caída lineal con la profundidad de penetración. Los científicos del Complex Photonics Group (MESA + Institute for Nanotechnology) no dieron esto por sentado y trabajaron en una forma de convertir la curva descendente en una ascendente. mejorando así el nivel de energía dentro de la capa. Siguiendo la curva de difusión fundamental, la densidad de energía aumenta hasta la mitad de la capa y luego cae.

Pero, ¿cómo hacerlo sin alterar la capa? ¿Y cómo mirar dentro de la capa opaca para comprobar si funciona? En primer lugar, los científicos no alteran la capa, pero la luz. Su técnica de 'conformación de frente de onda' que se desarrolló anteriormente, deja el camino abierto para programar las ondas de luz de tal manera que elijan las mejores vías y muestren un punto de luz brillante en la parte posterior de la capa. Esta técnica también es adecuada para el control activo del proceso de difusión. Pero, ¿cómo demostrar que la luz se mueve según la curva deseada? Los científicos mezclan las partículas de pintura con esferas fluorescentes de tamaño nanométrico que actúan como reporteros dentro de la capa. Los niveles de energía local dentro de la capa se muestran mediante las esferas fluorescentes que emiten luz, con una cámara de alta sensibilidad en la parte posterior de la capa que mide la intensidad fluorescente total.

Los niveles de energía medidos concuerdan en gran medida con la curva de difusión mejorada. Por lo tanto, se puede introducir una cantidad significativamente mayor de energía luminosa en un medio de dispersión. En células solares, habría más luz disponible para la conversión en energía eléctrica. Los LED blancos se pueden hacer más rentables, y se pueden desarrollar mejores láseres con un alto rendimiento. En aplicaciones médicas, es posible un mejor control de la iluminación del tejido. En primer lugar, los científicos demuestran que es posible 'engañar' a la luz dentro de medios complejos, que es todo un desafío.