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Miércoles, 26 diciembre 2012
Ciencia de los Materiales

Dispositivo capaz de absorber casi el cien por cien de la radiación infrarroja

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Un nuevo dispositivo puede absorber el 99,75 por ciento de la luz infrarroja que incida sobre él. Cuando el dispositivo está activado, ante las cámaras infrarrojas se ve del mismo modo que un objeto de color negro bajo la luz visible.

Compuesto de una capa de dióxido de vanadio de sólo 180 nanómetros de espesor emplazada encima de una lámina de zafiro, el dispositivo desarrollado por el equipo de Federico Capasso, de la Universidad de Harvard, en Cambridge, Massachusetts, Estados Unidos, tiene una de las tasas de absorción más altas conocidas hasta la fecha, pero al mismo tiempo es estructuralmente más simple que cualquier otro dispositivo que se haya probado antes, lo cual es importante para muchas aplicaciones.

Capasso, Mikhail Kats y Shriram Ramanathan se valieron para su diseño de propiedades sorprendentes de los dos materiales utilizados.

En condiciones normales, el dióxido de vanadio es un material eléctricamente aislante. Sin embargo, si alcanza una temperatura de unos 68 grados centígrados experimenta una transformación espectacular. El cristal se reestructura con rapidez a medida que su temperatura se acerca al valor crítico. Aparecen islas metálicas en forma de manchas esparcidas, cada vez más numerosas hasta cubrirlo todo, de tal modo que el material se acaba volviendo uniformemente metálico.

[Img #11182]
Cerca de esta transición desde aislante a metal, el dióxido de vanadio tiene una microestructura muy compleja y rica en lo que se refiere a sus propiedades electrónicas, y ostenta propiedades ópticas muy raras. Esas propiedades, al ser manipuladas adecuadamente, son ideales para la absorción en la banda del infrarrojo.

Por su parte, el sustrato de zafiro subyacente tiene también una conducta especial bajo las circunstancias adecuadas, con el resultado de ser opaco y reflectante, como un metal, a un subconjunto estrecho de longitudes de onda de la franja infrarroja.

La consecuencia final es una combinación de materiales que internamente refleja y devora la luz infrarroja incidente.

Como al dispositivo se le puede ajustar fácilmente entre su estado de absorbente y el de no absorbente, las posibles aplicaciones engloban una amplia gama de posibilidades, incluyendo bolómetros con absorción ajustable, espectroscopios, filtros regulables, emisores térmicos, detectores de radiación, y equipamiento para capturar energía.

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