Los físicos de la Universidad Case Western Reserve están desarrollando recubrimientos ópticos ultrafinos que podrían prolongar drásticamente la vida útil de los paneles solares, además de mejorar áreas como el almacenamiento de datos o la protección contra la falsificación.
"Imagínese un mundo donde las superficies no sólo muestren colores vibrantes, sino que también sirvan como plataformas eficientes de recolección de energía", dijo el profesor de física de Case Western Reserve, Giuseppe Strangi. "Ese es el mundo que estamos sacando a la luz."
Strangi lidera un grupo de investigación que desarrolla nuevos recubrimientos ópticos, que son tan delgados como unas pocas capas atómicas. Pueden transmitir y reflejar simultáneamente luz de banda estrecha con una viveza y pureza de colores incomparables.
"Actúan como ventanas transparentes muy selectivas y como espejos reflectantes", dijo Strangi, "y esta precisión nos permite manipular la apariencia de la luz reflejada".
La aplicación posible más prometedora para los nuevos recubrimientos ópticos es extender la vida útil de los paneles solares, afirmó Strangi.
Los paneles solares suelen durar entre 20 y 30 años. Entre las razones:la luz solar proporciona energía pero también calienta el panel, lo que reduce su eficiencia a corto plazo y su durabilidad a largo plazo a medida que descompone los materiales.
Esto se debe a que hay dos bandas específicas en la energía luminosa:una (fotovoltaica) se puede almacenar como energía, mientras que la otra (térmica) calienta el panel.
"Pero, hasta ahora, no se podía discriminar entre los dos, por lo que para obtener la energía, también habría que aceptar el calor", dijo Strangi. "Nuestros recubrimientos separan los dos, lo que genera un aumento de la generación de energía a corto plazo y un aumento de seis veces en la vida útil del panel". Case Western Reserve obtuvo una patente sobre los nuevos materiales, dijo Strangi.
El grupo de investigación, que incluye al profesor de física de CWRU Michael Hinczewski y colaboradores del MIT, la Universidad de Arizona y la Universidad de Rochester, también está trabajando con colaboradores industriales en Estados Unidos y Finlandia para explorar la ampliación de la tecnología.
Sus hallazgos fueron publicados en la revista Nature Communications. . Este trabajo más reciente se basó en los hallazgos originales del grupo, publicados en 2021 en Nature Nanotechnology. , sobre lo que denominaron "recubrimientos ópticos resonantes de Fano".
Los nuevos materiales llevan el nombre de Ugo Fano, un físico italiano que trabajó con Enrico Fermi en experimentos de fisión en la década de 1930.
Los conocimientos únicos de Fano se centraron en algo llamado "formas de líneas espectrales", o visualización del cambio de energía en una molécula o incluso en un solo átomo. El equipo de Strangi ha podido manipular esas formas de líneas de Fano (es decir, la energía) uniendo estados discretos en el continuo utilizando fotónica de película delgada.
Otras aplicaciones para la nueva investigación son variadas. Los nuevos avances en "coloración estructural" mejorarían las tecnologías de visualización de computadoras, aumentarían el almacenamiento de datos, mejorarían las medidas contra la falsificación e incluso permitirían más variaciones en la decoración, dijo Strangi.
Más información: Mohamed ElKabbash et al, plataforma de recubrimientos ópticos resonantes Fano para una gama completa y colores estructurales de alta pureza, Nature Communications (2023). DOI:10.1038/s41467-023-39602-2
Información de la revista: Nanotecnología de la naturaleza , Comunicaciones de la naturaleza
Proporcionado por la Universidad Case Western Reserve
