El grafeno convierte la luz en electricidad

El grafeno convierte la luz en electricidad 
Investigadores del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO) y otros centros internacionales han demostrado que el grafeno puede transformar los fotones de luz en electricidad con gran eficiencia. El estudio, que publica la revista Nature Physics, puede ayudar al desarrollo de nuevas tecnologías en energía solar.

Un equipo del Instituto de Ciencias Fotónicas (ICFO), en colaboración con el Massachussets Institute of Techology de Estados Unidos, el Max Planck Institute for Polymer Research de Alemania y Graphenea S.L. de Donostia-San Sebastián, muestran en Nature Physics que el grafeno es capaz de convertir un fotón absorbido en múltiples electrones que pueden conducir corriente eléctrica.

Este prometedor descubrimiento convierte el grafeno en una importante alternativa para la tecnología de energía solar, actualmente basada ​​en semiconductores convencionales como el silicio.

“En la mayoría de los materiales, un fotón absorbido genera un solo electrón, pero en el caso del grafeno hemos visto que un fotón absorbido es capaz de producir muchos electrones excitados, y por lo tanto una señal eléctrica mayor” explica Frank Koppens, líder del grupo de la investigación en ICFO.

Esta característica hace del grafeno el ladrillo ideal para la construcción de cualquier dispositivo que quiera convertir la luz en electricidad. En particular, permite la producción de potenciales células solares y detectores de luz que absorban la energía del sol con pérdidas mucho menores.

El experimento ha consistido en mandar un número conocido de fotones a diferentes energías sobre una capa fina de grafeno. “Hemos visto que los fotones de alta energía –por ejemplo, los de color violeta– inducen un mayor número de electrones excitados que los fotones de baja energía –por ejemplo, los infrarrojos–”, explica Klass-Jan Tielrooij, investigador del ICFO que ha realizado el experimento.

“En ambos casos siempre era igual o superior al número de fotones mandado –prosigue–. Esta relación nos muestra que el grafeno convierte la luz en electricidad con una eficiencia muy alta. Hasta ahora se especulaba que el grafeno tenía un gran potencial para convertir luz en electricidad, pero ahora hemos visto que es incluso mejor de lo esperado”.

Aunque aún hay algunos aspectos que los científicos están tratando de mejorar, como la baja absorción del número de fotones, el grafeno tiene el potencial de provocar cambios radicales en muchas tecnologías actualmente basadas en semiconductores convencionales.

El próximo reto

"Se sabía que el grafeno es capaz de absorber un espectro muy grande de colores de la luz. Sin embargo, ahora sabemos que una vez el material ha absorbido esta luz, la eficiencia de conversión de energía es muy alta. Nuestro próximo reto será encontrar formas para extraer la corriente eléctrica y mejorar la absorción del grafeno. Entonces seremos capaces de diseñar dispositivos de grafeno que detectan la luz de manera más eficiente, dando paso a células solares más eficientes ", concluye Koppens.

Todo parece indicar que en las próximas décadas se va a vivir un cambio de paradigma con el grafeno similar al que ocurrió con el plástico el siglo pasado. Móbiles que se pliegan, placas solares trasparentes y flexibles, ordenadores muy delgados… se podrán desarrollar con grafeno.

Las industrias y autoridades están convencidos de su gran potencial para revolucionar la economía mundial. Tal es así que la Unión Europea acaba de comprometer una inyección de 1.000 millones de euros para su desarrollo.

ICFO | SINC

Las supernovas aceleran los protones de la radiación cósmica

Las supernovas aceleran los protones de la radiación cósmica 
La Tierra recibe constantemente el bombardeo de partículas que golpean las capas más exteriores de la atmósfera. Esta cascada de partículas o radiación cósmica está formada mayormente por protones procedentes de la Vía Láctea que llegan a una alta velocidad y con gran energía. Un estudio internacional con participación de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) aporta por primera vez evidencias de que estos protones son acelerados durante las explosiones de estrellas masivas agotadas: las supernovas. Los resultados aparecen publicados en la revista Science.

Trabajos anteriores habían sugerido ya que el origen de estos rayos cósmicos se encontraba en los restos de la explosión de una estrella, los denominados “remanentes de supernova”, pero la prueba definitiva era difícil de obtener debido a que estas partículas son desviadas en su camino hacia la Tierra.

Los investigadores han dado ahora con la pista definitiva tras cuatro años, de 2008 a 2012, de observaciones con el Large Area Telescope del telescopio espacial Fermi, de la NASA. En concreto, han estudiado los remanentes de supernova IC 433 y W44. Ambos están ubicados en la Vía Láctea, el primero en la constelación de Géminis, a unos 5.000 años luz de la Tierra, y el segundo en la constelación del Águila, a 10.000 años luz de distancia.

Huellas en el espectro

“Cuando los protones acelerados se topan con el material interestelar, producen otro tipo de partículas denominadas piones, que además son neutrales, y que a su vez se degradan y pasan a convertirse en rayos gamma. El análisis de los datos del espectro de radiación gamma nos ha permitido detectar la huella característica de la degradación de estos piones, la cual conecta inequívocamente la emisión de rayos gamma con los protones acelerados en los remanentes de supernova”, explica la investigadora del CSIC en el Instituto de Ciencias del Espacio Daniela Hadasch.

Si el hallazgo tiene importancia es porque hay múltiples procesos en el universo que producen la emisión de rayos gamma. Cuando esta radiación es captada por un telescopio, es complicado distinguir si ha sido causada por protones o electrones de alta energía.

Los investigadores esperan ahora determinar cómo se produce exactamente esa aceleración de la radiación cósmica en los restos de las supernovas y cuál es la energía que pueden alcanzar estas partículas.

CSIC

El Bosón de Higgs, explicado en seis minutos

El Bosón de Higgs, explicado en seis minutos 
El Parc Científic de la Universitat de València (UV) ha presentado el microdocumental «Hágase la masa» que explica «de forma sencilla» a través de un video de seis minutos de duración y subtitutaldo en inglés la «trascendencia» del descubrimiento del Bosón de Higgs, según ha informado la Institución académica en un comunicado.

Se trata de un trabajo de divulgación científica sobre el Bosón de Higgs, realizado por Javier Díez bajo la dirección científica del catedrático de Astronomía y director del Observatorio Astronómico de la Universitat de València, Vicent J. Martínez. El vídeo ha contado con el asesoramiento de científicos del IFIC y de la Universitat, y ha sido creado para el portal de divulgación www.conec.es.

En este sentido, ha destacado que el mayor laboratorio de física de partículas del mundo, el CERN, anunció en julio de 2012 que dos colaboraciones internacionales de miles de físicos (entre los que se encuentran muchos españoles) habían descubierto un bosón, que podría ser la partícula mediadora del campo de Higgs. «Es un descubrimiento de gran importancia para la Física» porque sin el Bosón de Higgs, «ninguna partícula tendría masa, no habría átomos, ni moléculas, ni planetas, ni estrellas, y obviamente tampoco seres vivos».

Este trabajo explica que se introducen las cuatro fuerzas fundamentales de la naturaleza y el concepto de campo en física para entender las interacciones que estas fuerzas producen y la importancia de las partículas mediadoras de las diferentes interacciones.

Además, el vídeo repasa las ideas y las contribuciones de muchos científicos que han llevado a este descubrimiento y explica cuál es el papel del campo de Higgs en la naturaleza.



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