Luz capaz de enfriar

Algún día se podría usar luz para enfriar, en vez de calentar, los materiales que ésta atraviese. Ésta es la asombrosa conclusión a la que se ha llegado en un estudio reciente.

Este hallazgo revolucionario, hecho por especialistas de la Universidad Lehigh en Bethlehem, Pensilvania, y la Universidad Johns Hopkins en Baltimore, Maryland, ambas instituciones en Estados Unidos, podría conducir al desarrollo de dispositivos de comunicación más pequeños, ligeros y baratos, que posean tiempos de conmutación más rápidos, una mejor transmisión y voltajes de operación más altos.

Cuando inciden sobre un material, los fotones suelen tener la misma energía cinética y la misma longitud de onda que cuando salen de él. La dispersión Raman, llamada así por Sir Chandrasekhara Venkata Raman, ganador del Premio Nobel de Física en 1930, se refiere a la pequeña porción de fotones dispersados en los que su energía cinética y su longitud de onda, o frecuencia, difieren de las de los fotones incidentes.

Cuando esta frecuencia es menor, se denomina dispersión Stokes, por Sir George Stokes, físico y matemático británico del siglo XIX. Cuando es mayor, se denomina dispersión anti-Stokes.

La tasa de aparición de la dispersión Stokes con respecto a la de la dispersión anti-Stokes suele ser de 35 a 1. A los científicos les gustaría reducir esta tasa hasta 1 a 1, caso en el cual un material ni se calienta ni se enfría cuando sobre él incide luz, e incluso lograr que, con más dispersión anti-Stokes que Stokes, un material transfiera su energía, y por tanto su calor, a la luz que lo atraviese.

El equipo de Yujie Ding, de la Universidad Lehigh, y Jacob B. Khurgin, de la Universidad Johns Hopkins, trabajando con nitruro de galio, ha conseguido reducir la relación de dispersión Stokes respecto a la anti-Stokes hasta 2 a 1. Ésta es la mejor proporción lograda hasta ahora entre esos dos tipos opuestos de dispersión de la luz en materiales semiconductores.

El nitruro de galio, considerado el material semiconductor más importante después del silicio, se utiliza en diodos emisores de luz (LEDs) y en diodos láser. Otras posibles aplicaciones de este material incluyen transistores de alta frecuencia y alta potencia que pueden funcionar a temperaturas elevadas, paneles solares para satélites, sensores bioquímicos y, debido a que el nitruro de galio es relativamente biocompatible, implantes electrónicos en personas.

El enfriamiento por láser logrado en el nitruro de galio también podría permitir a los científicos observar nuevos efectos cuánticos.

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