Aplicaciones de los led blog 2.6

Los diodos infrarrojos (IRED) se emplean desde mediados del siglo XX en mandos a distancia de televisores, habiéndose generalizado su uso en otros electrodomésticos como equipos de aire acondicionado, equipos de m
úsica, etc., y en general para aplicaciones de control remoto, así como en dispositivos detectores, además de ser utilizados para transmitir datos entre dispositivos electrónicos como en redes de computadoras y dispositivos como teléfonos móviles, computadoras de mano, aunque esta tecnología de transmisión de datos ha dado paso al bluetooth en los últimos años, quedando casi obsoleta.

Los LEDs se emplean con profusión en todo tipo de indicadores de estado (encendido/apagado) en dispositivos de señalización (de tránsito, de emergencia, etc.) y en paneles informativos (el mayor del mundo, del NASDAQ, tiene 36,6 metros de altura y está en Times Square, Manhattan). También se emplean en el alumbrado de pantallas de cristal líquido de teléfonos móviles, calculadoras, agendas electrónicas, etc., así como en bicicletas y usos similares. Existen además impresoras LED.

El uso de diodos LED en el ámbito de la iluminación (incluyendo la señalización de tráfico) es moderado y es previsible que se incremente en el futuro, ya que sus prestaciones son superiores a las de la lámpara incandescente y la lámpara fluorescente, desde diversos puntos de vista. La iluminación con LEDs presenta indudables ventajas: fiabilidad, mayor eficiencia energética, mayor resistencia a las vibraciones, mejor visión ante diversas circunstancias de iluminación, menor disipación de energía, menor riesgo para el medio ambiente, capacidad para operar de forma intermitente de modo continuo, respuesta rápida, etc. Asimismo, con LEDs se pueden producir luces de diferentes colores con un rendimiento luminoso elevado, a diferencia de muchas de las lámparas utilizadas hasta ahora, que tienen filtros para lograr un efecto similar (lo que supone una reducción de su eficiencia energética). Cabe destacar también que diversas pruebas realizadas por importantes empresas y organismos han concluido que el ahorro energético varia entre un 70% y 80% respecto a la iluminación tradicional que se utiliza hasta ahora.[3] Todo ello pone de manifiesto las numerosas ventajas que los LEDs ofrecen en relación al alumbrado público.

Los LEDs de Luz Blanca son uno de los desarrollos más recientes y pueden considerarse como un intento muy bien fundamentado para sustituir las bombillas actuales (lámparas incandescentes) por dispositivos mucho más ventajosos. En la actualidad se dispone de tecnología que consume el 92% menos que las bombillas incandescentes de uso doméstico común y un 30% menos que la mayoría de las lámparas fluorescentes; además, estos LEDs pueden durar hasta 20 años y suponer un 200% menos de costes totales de propiedad si se comparan con las bombillas o tubos fluorescentes convencionales.[4] Estas características convierten a los LEDs de Luz Blanca en una alternativa muy prometedora para la iluminación.

También se utilizan en la emisión de señales de luz que se trasmiten a través de fibra óptica. Sin embargo esta aplicación está en desuso ya que actualmente se opta por tecnología láser que focaliza más las señales de luz y permite un mayor alcance de la misma utilizando el mismo cable. Sin embargo en los inicios de la fibra óptica eran usados por su escaso coste, ya que suponían una gran ventaja frente al coaxial (aun sin focalizar la emisión de luz).

LED's aplicados al automovilismo, Vehículo con luces diurnas de LEDs.


Pantalla de leds: pantalla muy brillante, formada por filas de leds verdes, azules y rojos, ordenados según la arquitectura RGB, controlados individualmente para formar imágenes vivas, muy brillantes, con un altísimo nivel de contraste, entre sus principales ventajas, frente a otras pantallas encontramos: buen soporte de color, brillo extremadamente alto, lo que le da la capacidad ser completamente visible bajo la luz del sol, es increiblemente resistente a impactos.

CESAR ISCALA
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Tecnología LED/OLED blog 2.5

En corriente continua (CC), todos los diodos emiten cierta cantidad de radiación cuando los pares electrón-hueco se recombinan; es decir, cuando los electrones caen desde la banda de conducción (de mayor energía) a la banda de valencia (de menor energía), emitiendo fotones en el proceso. Indudablemente, por ende, su color, dependerá de la altura de la banda prohibida (diferencias de energía entre las bandas de conducción y valencia), es decir, de los materiales empleados. Los diodos convencionales, de silicio o germanio, emiten radiación infrarroja muy alejada del espectro visible. Sin embargo, con materiales especiales pueden conseguirse longitudes de onda visibles. Los LED e IRED, además tienen geometrías especiales para evitar que la radiación emitida sea reabsorbida por el material circundante del propio diodo, lo que sucede en los convencionales.

Compuestos empleados en la construcción de LED.

Los primeros diodos construidos fueron los diodos infrarrojos y de color rojo, permitiendo el desarrollo tecnológico posterior la construcción de diodos para longitudes de onda cada vez menores. En particular, los diodos azules fueron desarrollados a finales de los 90 por Shuji Nakamura, añadiéndose a los rojos y verdes desarrollados con anterioridad, lo que permitió —por combinación de los mismos— la obtención de luz blanca. El diodo de seleniuro de zinc puede emitir también luz blanca si se mezcla la luz azul que emite con la roja y verde creada por fotoluminiscencia. La más reciente innovación en el ámbito de la tecnología LED son los diodos ultravioleta, que se han empleado con éxito en la producción de luz blanca para iluminar materiales fluorescentes.

Tanto los diodos azules como los ultravioletas son caros respecto de los más comunes (rojo, verde, amarillo e infrarrojo), siendo por ello menos empleados en las aplicaciones comerciales.

Los LEDs comerciales típicos están diseñados para potencias del orden de los 30 a 60 mW. En torno a 1999 se introdujeron en el mercado diodos capaces de trabajar con potencias de 1 vatio para uso continuo; estos diodos tienen matrices semiconductoras de dimensiones mucho mayores para poder soportar tales potencias e incorporan aletas metálicas para disipar el calor (véase convección) generado por efecto Joule.

Hoy en día, se están desarrollando y empezando a comercializar LEDs con prestaciones muy superiores a las de hace unos años y con un futuro prometedor en diversos campos, incluso en aplicaciones generales de iluminación. Como ejemplo, se puede destacar que Nichia Corporation ha desarrollado LEDs de luz blanca con una eficiencia luminosa de 150 lm/W, utilizando para ello una corriente de polarización directa de 20 miliamperios (mA). Esta eficiencia, comparada con otras fuentes de luz en términos de rendimiento sólo, es aproximadamente 1,7 veces superior a la de la lámpara fluorescente con prestaciones de color altas (90 lm/W) y aproximadamente 11,5 veces la de una lámpara incandescente (13 lm/W). Su eficiencia es incluso más alta que la de la lámpara de vapor de sodio de alta presión (132 lm/W), que está considerada como una de las fuentes de luz más eficientes.[1]

El comienzo del siglo XXI ha visto aparecer los diodos OLED (LED orgánicos), fabricados con materiales polímeros orgánicos semiconductores. Aunque la eficiencia lograda con estos dispositivos está lejos de la de los diodos inorgánicos, su fabricación promete ser considerablemente más barata que la de aquellos, siendo además posible depositar gran cantidad de diodos sobre cualquier superficie empleando técnicas de pintado para crear pantallas en color.

OLED (Organic Light-Emitting Diode o diodo orgánico de emisión de luz) es un diodo basado en una capa electroluminiscente que está formada por una película de componentes orgánicos, y que reaccionan a una determinada estimulación eléctrica, generando y emitiendo luz por sí mismos.

No se puede hablar realmente de una tecnología OLED, sino más bien de tecnologías basadas en OLED, ya que son varias las que hay, dependiendo del soporte y finalidad a la que vayan destinados.

Su aplicación es realmente amplia, mucho más que, en el caso que nos ocupa (su aplicación en el mundo de la informática), cualquier otra tecnología existente.

Pero además, las tecnologías basadas en OLED no solo tienen una aplicación puramente como pantallas reproductoras de imagen, sino que su horizonte se amplía al campo de la iluminación, privacidad y otros múltiples usos que se le pueda dar.

Las ventajas de esta nueva tecnología son enormes, pero también tiene una serie de inconvenientes, aunque la mayoría de estos son totalmente circunstanciales, y desaparecerán en unos casos conforme se siga investigando en este campo y en otros conforme vaya aumentando su uso y producción.

Una solución tecnológica que pretende aprovechar las ventajas de la eficiencia alta de los LEDs típicos (hechos con materiales inorgánicos principalmente) y los costes menores de los OLEDs (derivados del uso de materiales orgánicos) son los Sistemas de Iluminación Híbridos (Orgánicos/Inorgánicos) basados en diodos emisores de luz. Dos ejemplos de este tipo de solución tecnológica los está intentado comercializar la empresa Cyberlux con los nombres de Hybrid White Light (HWL) (Luz Blanca Híbrida) y Hybrid Multi-color Light (HML) (Luz Multicolor Híbrida), cuyo resultado, puede producir sistemas de iluminación mucho más eficientes y con un coste menor que los actuales.

CESAR ISCALA
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Diodo emisor de luz (LED) blog 2.4

Un diodo emisor de luz, también conocido como LED (acrónimo del inglés de light-emitting diode) es un dispositivo semiconductor (diodo) que emite luz incoherente de espectro reducido cuando se polariza de forma directa la unión PN del mismo y circula por él una corriente eléctrica. Este fenómeno es una forma de electroluminiscencia. El color, depende del material semiconductor empleado en la construcción del diodo y puede variar desde el ultravioleta, pasando por el visible, hasta el infrarrojo. Los diodos emisores de luz que emiten luz ultravioleta también reciben el nombre de UV LED (ultraviolet light-emitting diode) y los que emiten luz infrarroja se llaman IRED (infrared emitting diode).

Historia

El primer LED fue desarrollado en 1927 por Oleg Vladimirovich Losev, sin embargo no se usó en la industria hasta la década de 1960. Solo se podían construir de color rojo, verde y amarillo con poca intensidad de luz y limitaba su utilización a mandos a distancia (controles remotos) y electrodomésticos para marcar el encendido y apagado. A finales del siglo XX se inventaron los LEDs ultravioletas y azules, lo que dio paso al desarrollo del LED blanco, que es un diodo LED de luz azul con recubrimiento de fósforo que produce una luz amarilla, la mezcla del azul y el amarillo produce una luz blanquecina denominada "luz de luna" consiguiendo alta luminosidad (7 lúmenes unidad) con lo cual se ha ampliado su utilización en sistemas de iluminación.

Funcionamiento físico

El funcionamiento físico consiste en que, en los materiales semiconductores, un electrón al pasar de la banda de conducción a la de valencia, pierde energía; esta energía perdida se puede manifestar en forma de un fotón desprendido, con una amplitud, una dirección y una fase aleatoria. El que esa energía perdida cuando pasa un electrón de la banda de conducción a la de valencia se manifieste como un fotón desprendido o como otra forma de energía (calor por ejemplo) va a depender principalmente del tipo de material semiconductor. Cuando un diodo semiconductor se polariza directamente, los huecos de la zona p se mueven hacia la zona n y los electrones de la zona n hacia la zona p; ambos desplazamientos de cargas constituyen la corriente que circula por el diodo.

Si los electrones y huecos están en la misma región, pueden recombinarse, es decir, los electrones pueden pasar a "ocupar" los huecos, "cayendo" desde un nivel energético superior a otro inferior más estable. Este proceso emite con frecuencia un fotón en semiconductores de banda prohibida directa o "direct bandgap" con la energía correspondiente a su banda prohibida (véase semiconductor). Esto no quiere decir que en los demás semiconductores (semiconductores de banda prohibida indirecta o "indirect bandgap") no se produzcan emisiones en forma de fotones; sin embargo, estas emisiones son mucho más probables en los semiconductores de banda prohibida directa (como el Nitruro de Galio) que en los semiconductores de banda prohibida indirecta (como el Silicio).

La emisión espontánea, por tanto, no se produce de forma notable en todos los diodos y sólo es visible en diodos como los LEDs de luz visible, que tienen una disposición constructiva especial con el propósito de evitar que la radiación sea reabsorbida por el material circundante, y una energía de la banda prohibida coincidente con la correspondiente al espectro visible. En otros diodos, la energía se libera principalmente en forma de calor, radiación infrarroja o radiación ultravioleta. En el caso de que el diodo libere la energía en forma de radiación ultravioleta, se puede conseguir aprovechar esta radiación para producir radiación visible, mediante sustancias fluorescentes o fosforescentes que absorban la radiación ultravioleta emitida por el diodo y posteriormente emitan luz visible.
Representación simbólica del diodo LED.

El dispositivo semiconductor está comúnmente encapsulado en una cubierta de plástico de mayor resistencia que las de vidrio que usualmente se emplean en las lámparas incandescentes. Aunque el plástico puede estar coloreado, es sólo por razones estéticas, ya que ello no influye en el color de la luz emitida. Usualmente un LED es una fuente de luz compuesta con diferentes partes, razón por la cual el patrón de intensidad de la luz emitida puede ser bastante complejo.

Para obtener buena intensidad luminosa debe escogerse bien la corriente que atraviesa el LED; para ello, hay que tener en cuenta que el voltaje de operación va desde 1,8 hasta 3,8 voltios aproximadamente (lo que está relacionado con el material de fabricación y el color de la luz que emite) y la gama de intensidades que debe circular por él varía según su aplicación. Valores típicos de corriente directa de polarización de un LED corriente están comprendidos entre los 10 y los 40 mA. En general, los LEDs suelen tener mejor eficiencia cuanto menor es la corriente que circula por ellos, con lo cual, en su operación de forma optimizada, se suele buscar un compromiso entre la intensidad luminosa que producen (mayor cuanto más grande es la intensidad que circula por ellos) y la eficiencia (mayor cuanto menor es la intensidad que circula por ellos). El primer LED que emitía en el espectro visible fue desarrollado por el ingeniero de General Electric Nick Holonyak en 1962.

CESAR ISCALA
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Diodo Láser blog 2.3

Diodo láser

El diodo láser es un dispositivo semiconductor similar a los diodos LED pero que bajo las condiciones adecuadas emite luz láser. A veces se los denomina diodos láser de inyección, o por sus siglas inglesas LD o ILD.

Cuando un diodo convencional o LED se polariza en directa, los huecos de la zona p se mueven hacia la zona n y los electrones de la zona n hacia la zona p; ambos desplazamientos de cargas constituyen la corriente que circula por el diodo. Si los electrones y huecos están en la misma región, pueden recombinarse cayendo el electrón al hueco y emitiendo un fotón con la energía correspondiente a la banda prohibida (véase semiconductor). Esta emisión espontánea se produce normalmente en los diodos semiconductores, pero sólo es visible en algunos de ellos (como los LEDs), que tienen una disposición constructiva especial con el propósito de evitar que la radiación sea reabsorbida por el material circundante, y habitualmente una energía de la banda prohibida coincidente con la correspondiente al espectro visible; en otros diodos, la energía se libera principalmente en forma de calor, radiación infrarroja o radiación ultravioleta. En condiciones apropiadas, el electrón y el hueco pueden coexistir un breve tiempo, del orden de nanosegundos, antes de recombinarse, de forma que si un fotón con la energía apropiada pasa por casualidad por allí durante ese periodo, se producirá la emisión estimulada (véase láser), es decir, al producirse la recombinación el fotón emitido tendrá igual frecuencia, polarización y fase que el primer fotón.

En los diodos láser, para favorecer la emisión estimulada y generación de luz láser, el cristal semiconductor del diodo puede tener la forma de una lámina delgada con un lado totalmente reflectante y otro sólo reflectacte de forma parcial (aunque muy reflectacte también), lográndose así una unión PN de grandes dimensiones con las caras exteriores perfectamente paralelas y reflectantes. Este conjunto forma una guía de onda similar a un resonador de tipo Fabry-Perot. En ella, los fotones emitidos en la dirección adecuada se reflejarán repetidamente en dichas caras reflectantes (en una totalmente y en la otra sólo parcialmente), lo que ayuda a su vez a la emisión de más fotones estimulados dentro del material semiconductor y consiguientemente a que se amplifique la luz (mientras dure el bombeo derivado de la circulación de corriente por el diodo). Parte de estos fotones saldrán del diodo láser a través de la cara parcialmente transparente (la que es sólo reflectante de forma parcial). Este proceso da lugar a que el diodo emita luz, que al ser coherente en su mayor parte (debido a la emisión estimulada), posee una gran pureza espectral. Por tanto, como la luz emitida por este tipo de diodos es de tipo láser, a estos diodos se los conoce por el mismo nombre.

Ventajas

* Son muy eficientes.
* Son muy fiables.
* Tienen tiempos medios de vida muy largos.
* Son económicos.
* Permiten la modulación directa de la radiación emitida, pudiéndose modular a décimas de Gigahercio.
* Su volumen y peso son pequeños.
* El umbral de corriente que necesitan para funcionar es relativamente bajo.
* Su consumo de energía es reducido (comparado con otras fuentes de luz)
* El ancho de banda de su espectro de emisión es angosto (puede llegar a ser de sólo algunos kHz)

Algunas aplicaciones

* Comunicaciones de datos por fibra óptica.
* Lectores de CDs, DVDs, Blu-rays, HD-DVDs, entre otros.
* Interconexiones ópticas entre circuitos integrados.
* Impresoras láser.
* Escáneres o digitalizadores.
* Sensores.
* Armas láser.

CESAR ISCALA
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Diodo Zener y Fotodiodo blog2.2

Diodo Zener

El diodo Zener, que recibe un nombre por su inventor, el Dr. Clarence Melvin Zener, es un diodo de silicio que se ha construido para que funcione en las zonas de rupturas. Llamados a veces diodos de avalancha o de ruptura, el diodo zener es la parte esencial de los reguladores de tensión casi constantes con independencia de que se presenten grandes variaciones de la tensión de red, de la resistencia de carga y temperatura.

Efecto Zener

El efecto zener se basa en la aplicación de tensiones inversas que originan, debido a la característica constitución de los mismos, fuertes campos eléctricos que causan la rotura de los enlaces entre los átomos dejando así electrones libres capaces de establecer la conducción. Su característica es tal que una vez alcanzado el valor de su tensión inversa nominal y superando la corriente a su través un determinado valor mínimo, la tensión en bornas del diodo se mantiene constante e independiente de la corriente que circula por él.


Tres son las características que diferencian a los diversos diodos Zener entre si:

a.- Tensiones de polarización inversa, conocida como tensión zener.- Es la tensión que el zener va a mantener constante.

b.- Coriente mínima de funcionamiento.- Si la corriente a través del zener es menor, no hay seguridad en que el Zener mantenga constante la tensión en sus bornas
c.- Potencia máxima de disipación. Puesto que la tensión es constante, nos indica el máximo valor de la corriente que puede soportar el Zener.

Por tanto el Zener es un diodo que al polarizarlo inversamente mantiene constante la tensión en sus bornas a un valor llamado tensión de Zener, pudiendo variar la corriente que lo atraviesa entre el margen de valores comprendidos entre el valor minimo de funcionamiento y el correspondiente a la potencia de zener máxima que puede disipar. Si superamos el valor de esta corriente el zener se destruye.

Fotodiodo

Un fotodiodo es un semiconductor construido con una unión PN, sensible a la incidencia de la luz visible o infrarroja. Para que su funcionamiento sea correcto se polariza inversamente, con lo que se producirá una cierta circulación de corriente cuando sea excitado por la luz. Debido a su construcción, los fotodiodos se comportan como células fotovoltaicas, es decir, en ausencia de luz exterior generan una tensión muy pequeña con el positivo en el ánodo y el negativo en el cátodo. Esta corriente presente en ausencia de luz recibe el nombre de corriente de oscuridad.

Principio de operación

Un fotodiodo es una unión PN o estructura P-I-N. Cuando una luz de suficiente energía llega al diodo, excita un electrón dándole movimiento y crea un hueco con carga positiva. Si la absorción ocurre en la zona de agotamiento de la unión, o a una distancia de difusión de él, estos portadores son retirados de la unión por el campo de la zona de agotamiento, produciendo una fotocorriente.

Los diodos tienen un sentido normal de circulación de corriente, que se llama polarización directa. En ese sentido el diodo deja pasar la corriente eléctrica y prácticamente no lo permite en el inverso. En el fotodiodo la corriente (que varía con los cambios de la luz) es la que circula en sentido inverso al permitido por la juntura del diodo. Es decir, para su funcionamiento el fotodiodo es polarizado de manera inversa. Se producirá un aumento de la circulación de corriente cuando el diodo es excitado por la luz.

Fotodiodos de avalancha Tienen una estructura similar, pero trabajan con voltajes inversos mayores. Esto permite a los portadores de carga fotogenerados al ser multiplicados en la zona de avalancha del diodo, resultando en una ganancia interna, que incrementa la respuesta del dispositivo.

Cesar Iscala
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Diodo Túnel y Diodo PIN blog 2.1

Diodo túnel

El Diodo túnel es un diodo semiconductor que tiene una unión pn, en la cual se produce el efecto túnel que da origen a una conductancia diferencial negativa en un cierto intervalo de la característica corriente-tensión.
La presencia del tramo de resistencia negativa permite su utilización como componente activo (amplificador/oscilador).

También se conocen como diodos Esaki, en honor del hombre que descubrió que una fuerte contaminación con impurezas podía causar un efecto de tunelización de los portadores de carga a lo largo de la zona de agotamiento en la unión. Una característica importante del diodo túnel es su resistencia negativa en un determinado intervalo de voltajes de polarización directa. Cuando la resistencia es negativa, la corriente disminuye al aumentar el voltaje. En consecuencia, el diodo túnel puede funcionar como amplificador, como oscilador o como biestable. Esencialmente, este diodo es un dispositivo de baja potencia para aplicaciones que involucran microondas y que están relativamente libres de los efectos de la radiación.

Efecto túnel

En mecánica cuántica, el efecto túnel es un fenómeno nanoscópico por el que una partícula viola los principios de la mecánica clásica penetrando una barrera potencial o impedancia mayor que la energía cinética de la propia partícula. Una barrera, en términos cuánticos aplicados al efecto túnel, se trata de una cualidad del estado energético de la materia análogo a una "colina" o pendiente clásica, compuesta por crestas y flancos alternos, que sugiere que el camino más corto de un móvil entre dos o más flancos debe atravesar su correspondiente cresta intermedia si dicho objeto no dispone de energía mecánica suficiente como para imponerse con la salvedad de atravesarlo.

A escala cuántica, los objetos exhiben un comportamiento ondular; en la teoría cuántica, un cuanto moviéndose en dirección a una "colina" potencialmente energética puede ser descrito por su función de onda, que representa la amplitud probable que tiene la partícula de ser encontrada en la posición allende la estructura de la curva. Si esta función describe la posición de la partícula perteneciente al flanco adyacente al que supuso su punto de partida, existe cierta probabilidad de que se haya desplazado "a través" de la estructura, en vez de superarla por la ruta convencional que atraviesa la cima energética relativa. A esto se conoce como efecto túnel.

Reflexión y "tunelado" de un electrón dirigido hacia una barrera potencial. El punto resplandeciente moviéndose de derecha a izquierda es la sección reflejada del paquete de onda. Un vislumbre puede observarse a la derecha de la barrera. Esta pequeña fracción del paquete de onda atraviesa el túnel de una forma imposible para los sistemas clásicos. También es notable la interferencia de los contornos entre las ondas de emisión y de reflexión.

Diodo PIN

Se llama diodo PIN a una estructura de tres capas, siendo la intermedia semiconductor intrínseco, y las externas, una de tipo P y la otra tipo N (estructura P-I-N que da nombre al diodo). Sin embargo, en la práctica, la capa intrínseca se sustituye bien por una capa tipo P de alta resistividad (π) o bien por una capa n de alta resistividad (ν).

Capas de un diodo PIN

El diodo PIN puede ejercer, entre otras cosas, como:

* conmutador de RF
* resistencia variable
* protector de sobretensiones
* fotodetector

Fotodiodo PIN

El fotodiodo PIN es uno de los fotodetectores más comunes, debido a que la capa intrínseca se puede modificar para optimizar su eficiencia cuántica y margen de frecuencia.siendo así un material intrínseco semiconductor

Conmutador

El diodo PIN se puede utilizar como conmutador de microondas. Tiene capacidad para manejar alta potencia.

Cesar Iscala
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Pantallas OLED que funcionan como paneles solares

Pantalla OLED

La universidad de Cornell está desarrollando un nuevo tipo de pantallas OLED (LED orgánico) que, además de ser flexibles, pueden funcionar como paneles fotovoltaicos.

Los investigadores han fabricado los diodos LED con semiconductores orgánicos que contienen iones libres. Para ello, han laminado juntas dos capas orgánicas, una que contiene aniones (iones positivos) y otra que contiene cationes (iones negativos) y han colocado unas finas capas conductoras en ambos extremos, siendo la capa superior de material transparente a la radiación visible para dejar pasar la luz. Cuando se juntan las dos capas orgánicas, los iones tienden a migrar de una a otra hasta alcanzar un equilibrio, que es lo mismo que sucede en un diodo de semiconductor con los electrones y los huecos. Si se aplica una tensión entre ambos electrodos, circulará una corriente a través de la unión, que provocará el desplazamiento de los iones del material. Está migración de las cargas iónicas a través de la unión provoca una diferencia de potencial superior a la normal que afecta a la manera en que se combinan electrones y huecos, incrementando el nivel de energía de las moléculas que la liberan en forma de fotones, iniciándose una intensa emisión de luz. Hasta aquí el funcionamiento no se aleja del de un LED normal, que al ser excitado con una corriente emite luz. Sin embargo, los científicos de Cornell han descubierto que también puede funcionar a la inversa, es decir, generar una corriente la incidir la luz. Así, cuando los fotones alcanzan la unión son absorbidos por las moléculas del material, provocando que expulsen electrones. La presencia de cargas iónicas provoca una preferencia en el sentido en que se mueven los electrones, generando una corriente eléctrica. De este modo, un único dispositivo podría funcionar como pantalla y como panel solar, abriendo nuevas posibilidades para los miles de dispositivos portátiles que integran una pantalla. Por otra parte, el hecho de que se trate de un material flexible implica que el coste de producción será muy bajo, pues podrían fabricarse grandes rollos de material, lo que permitiría la fabricación masiva de paneles solares económicos. Una importante reducción en el coste de los paneles solares podría ser el impulso que necesita la energía solar para su implantación masiva. En próximas etapas se intentará modificar el contenido metálico de los semiconductores para conseguir un material más eficiente.

Publicado por: Karla Velasquez

Fuente: http://www.idg.es/pcworldtech/mostrarnoticia.asp?id=55245&seccion=actualidad

Entrelazando fotones con electricidad

Investigadores de Cambridge en el Reino Unido, ha tenido éxito al generar fotones entrelazados usando sólo electricidad, con un nuevo dispositivo conocido como "diodo emisor de luz entrelazada" (ELED). El dispositivo convierte la corriente eléctrica directamente en luz entrelazada en lugar de depender de un potente láser como en tecnologías anteriores. La técnica podría ser una forma práctica de integrar muchas fuentes de lz entrelazada en un único chip – algo que sería crucial para hacer un ordenador cuántico óptico.

El entrelazamiento permite a las partículas tener una relación mucho más cercana de lo que es posible en la física clásica: si dos partículas están entrelazadas, se puede conocer automáticamente el estado de una partícula midiendo el estado de la otra – a pesar de que es imposible adivinar el estado antes de la medida. Por ejemplo, dos fotones pueden estar entrelazados de tal forma que siempre se mida que tienen la misma polarización lineal, incluso aunque no podemos predecir esa polarización de antemano.

La mecánica cuántica también dice que la partícula puede existir en una superposición de dos estados simultáneamente. Tal fenómeno podría usarse para aprovecharlo en un computador cuántico, el cual, en principio podría realizar ciertas tareas mucho más rápido que un computador clásico. Esto se debe a que los ordenadores comunes usan bits de información que se asignan a unos o ceros, mientras que un ordenador cuántico usaría bits cuánticos de información, o qubits, que pueden estar en una superposición de 1 y cero al mismo tiempo. Un 1 podría representar, digamos, un fotón polarizado horizontalmente, mientras que el 0 podría representar uno verticalmente polarizado.

Manejando la luz

Andrew Shields y Mark Stevenson de Toshiba Research Europe junto con colegas de la Universidad de Cambridge crearon el ELED usando una técnica estándar de fabricación de semiconductores similar a la que se usa para fabricar los LEDs comunes. Esto implica crear capas de semiconductor usando crecimiento epitaxial por haces moleculares seguido de un proceso para definir el área activa del LED y añadir contactos eléctricos. El ELED difiere de un LED común en que contiene puntos cuánticos – diminutas islas nanométricas de semiconductor.

El punto cuántico puede ajustarse para captar dos electrones y dos huecos, lo que pone el sistema en un estado de "biexcitón". Entonces decae en un estado base a través de dos estados excitón intermedios, el camino que determina la polarización de los pares de fotones resultantes. Si la estructura fina que se divide entre estos dos estados es aproximadamente cero, la única forma de determinar el camino de decaimiento es medir la polarización de los fotones – los fotones, por tanto, se dice que están entrelazados.

Aunque este proceso se ha usado antes para emitir pares de fotones aislados, nunca se había usado para entrelazar fotones en grandes cantidades. La clave para lograr esto fue optimizar el grosor del material semiconductor que rodea el punto cuántico para controlar el suministro de corriente hacia él, para evitar que los electrones se tunelicen en los puntos cuánticos de la región n-dopada, lo cual destruiría el entrelazamiento. También fue muy importante confeccionar con cuidado el punto cuántico aislado en el centro del dispositivo para asegurar que emitía fotones con una energía de 1,4 eV que tiene una división muy fina entre sus dos rutas de producción.

Fotones de alta fidelidad

El dispositivo emite pares entrelazados individuales de fotones cuando se aplica un pulso de corriente y tiene una "fidelidad de entrelazamiento" de 0,82 – una cifra que es suficiente para que se use en repetidores cuánticos, que están relacionados con los componentes que forman el núcleo de la computación cuántica, tal como el teletransporte. La fidelidad de entrelazamiento es una medida de cómo de puro es el entrelazamiento de la luz: si el valor supera 0,5, la luz está entrelazada, siendo 1 el valor máximo.

Aunque los investigadores crearon anteriormente luz entrelazada que tenía una mayor fidelidad de 0,91, esto implicaba métodos más complicados que requerían hacer incidir un intenso rayo láser sobre puntos cuánticos en cristales. El nuevo dispositivo, por otra parte, simplemente está alimentado por una fuente de voltaje. Otras técnicas láser, tales como la "conversión paramétrica hacia abajo" de fotones, puede producir luz entrelazada con una fidelidad mayor, pero estos son procesos aleatorios, lo que significa que el número de fotones entrelazados en un ciclo, varía. Es decir, pueden crearse cero, dos o más pares – lago que es un problema para las aplicaciones de computación cuántica.

"Las fuentes de puntos cuánticos tales como el ELED no sufren esta limitación fundamental y, en principio, operan 'bajo demanda' generando un par de fotones entrelazados cada ciclo", dijo Stevenson a physicsworld.com. "La fidelidad de nuestro ELED es notable considerando que es el primer dispositivo de este tipo. En teoría, podría ser mucho mayor".

El equipo de Cambridge espera que este dispositivo pueda finalmente ayudar a crear computadores cuánticos ópticos que sean prácticos, lo que requiere muchas fuentes de luz entrelazada en un único chip. Esto es difícil de lograr con otros métodos que dependen de la luz láser como fuente de energía debido a que el hardware asociado con la generación, distribución y enfoque de la luz rápidamente se hace demasiado grande y complejo. Stevenson dice que la computación cuántica podría ayudar a abordar mucho problemas intratables tales como el modelado del clima y la investigación farmacéutica.

Publicado por: Karla Velasquez

Fuente:http://www.cienciakanija.com/2010/06/25/entrelazando-fotones-con-electricidad/

Pepinillos luminosos para explicar la nueva luz orgánica

Un pepinillo que se ilumina, sí, pero… ¿qué es lo que nos quiere mostrar? Precisamente el funcionamiento de la tecnología OLED, basada en el uso de materiales orgánicos que al ser excitados por una corriente eléctrica pueden llegar a emitir luz.

La tecnología OLED es según muchos el futuro para la fabricación de pantallas y dispositivos de iluminación. Las siglas OLED significan 'diodo emisor de luz orgánico'. Como su nombre indica, su aspecto más característico es que están fabricados por materiales orgánicos.

Los LEDs normales (no orgánicos, basados en semiconductores convencionales) nos rodean por doquier. Desde los indicadores verdes, rojos y amarillos de nuestros aparatos electrónicos hasta las más modernas lámparas formadas por LEDs blancos (la tecnología de emisión de luz blanca no se ha llegado a dominar hasta fechas recientes).

¿Cómo funciona un OLED?

El fundamento es sencillo: se utilizan componentes orgánicos con propiedades conductoras para formar una capa que hace de ánodo y otra de cátodo, y otros componentes orgánicos con propiedades semiconductoras que hacen de capa de conducción y emisión.

El cátodo y el ánodo son las terminales eléctricas del sistema (exactamente igual que en una pila convencional). Al aplicar corriente eléctrica, la capa de conducción se carga negativamente con electrones cedidos por el cátodo, y la de emisión se carga positivamente con "huecos", es decir, desaparecen electrones de donde debería haberlos, absorbidos por el ánodo, y por tanto la carga total es positiva.

La fuerza electroestática atrae a los huecos y los electrones entre sí, produciéndose el fenómeno de recombinación. Esto supone que el átomo que tenía un hueco libre captura un electrón para rellenarlo. Eso implica que el electrón pierde energía. Si el salto energético acometido por el electrón es suficiente, dicha energía se perderá como un fotón (parícula luminosa), de una longitud de onda determinada.

¿Cuándo se produce emisión de fotones? depende de los materiales semiconductores utilizados, de ahí que lo esencial sea hallar los polímeros adecuados, cosa que no es, ni mucho menos, tarea sencilla.

Ventajas e inconvenientes de los OLEDs

Hasta aquí, el funcionamiento de un OLED es igual que el de un LED normal y corriente. Sin embargo, los LEDs convencionales tienen restricciones de tamaño mínimo, por tanto no podremos tener una pantalla de muy alta resolución hecha con LEDs. Además, se trata de materiales rígidos.

En cambio, los materiales orgánicos utilizados por los OLEDs son muy flexibles y permiten la creación de celdas individuales minúsculas. Alimentando cada celda individualmente a través de una matriz, se puede conseguir una pantalla con las increíbes porpiedades de tener alta resolución y ser flexible (en el sentido literal de la palabra, ¡se podría doblar!).

Esto sitúa a los OLED compitiendo directamente con las pantallas de plasma y LCD (ojo, LCD y LED son dos cosas totalmente distintas). Una pantalla OLED, a parte de las ventajas comentadas, tendría mayor resolución y consumiría mucha menos energía. Además, tendría "negro real". Cuando un OLED está en negro significa que literalmente no emite nada y no consume nada de energía. Las actuales pantallas sí emiten algo de luz cuando representan el color negro.

En el otro lado de la balanza, la tecnología está aún verde y de momento los materiales y los procesos de fabricación son caros (serán más baratos que los actuales cuando se comiencen a fabricar a gran escala).

El principal problema de los materiales orgánicos actuales es su enorme deterioro (como os podéis figurar, el pepino usado en el vídeo no tendría una esperanza de vida muy larga como linterna). Una pantalla OLED, con la tecnología actual, duraría unas cuatro veces menos que una pantalla plana convencional. Además, pueden ser dañados fácilmente por el agua.

Bonus: ¿Por qué brilla el pepinillo? la corriente eléctrica excita los átomos de sodio, de los cuales el pepinillo en salmuera contiene muchos, formando moléculas de cloruro de sodio (sal común). Los átomos de sodio, al excitarse eléctricamente, por el proceso antes descrito emiten luz en la longitud de onda amarilla (¡es la misma luz que las farolas amarillas de nuestras calles!)

Publicado por; Karla Velasquez

Fuente:http://www.genciencia.com/tecnologia/pepinillos-luminosos-para-explicar-la-nueva-luz-organica

Pantalla Plegable Sony más delgada que un cabello

La pantalla mide 4.1 pulgadas, se puede enrollar en un bolígrafo y tiene una resolución de 432 x 240 pixeles.

Sony vuelve a sorprender al mundo de las televisiones con su nueva pantalla plegable que se puede enrollar en un bolígrafo. Está compuesta por circuitos orgánicos. Mide 4.1 pulgadas y es más delgada que un cabello humano. 

La pantalla OLED, basada en tecnología OTFT(película fina de transistores orgánicos), aun estando enrollada, mantiene la visión de las imágenes en movimiento.

Es más manejable que las tradicionales de cristal líquido, con una resolución de 432 x 240 pixeles, formato similar a la de cualquier pantalla de celular.

La pantalla está compuesta por un OLED (diodo orgánico de emisión de luz) y apoyada por componentes orgánicos semiconductores (OTFT), que son los que otorgan la flexibilidad al material, según el kit de prensa distribuido por la empresa nipona.

Ya que sus componentes pueden ser disueltos en solventes comunes, estos podrían ser impresos en lugar de armados, con lo que nos encontramos con otra utilidad: papel electrónico para periódicos o revistas.

Publicado por: Karla Velasquez

Fuente: http://www.poblanerias.com/ciencia/30779-pantalla-plegable-sony-mas-delgada-que-un-cabello.html

Crean emisor de luz de estado sólido de una sola molécula

Fueron los científicos de IBM. Este importante adelanto de la investigación demuestra los rápidos avances logrados en el conocimiento de los dispositivos moleculares, dando un paso más hacia las comunicaciones del futuro. Este trabajo despierta el interés sobre el uso de nanotubos en dispositivos electrónicos y fotónicos. Debido a que se trata de un transistor, el emisor de luz de IBM puede encenderse y apagarse según el voltaje aplicado a la entrada del dispositivo.

(Gacetilla) IBM anunció que ha creado el emisor de luz en estado sólido más pequeño del mundo. Este importante adelanto de la investigación (el primer emisor de luz de única molécula controlado eléctricamente) demuestra los rápidos avances logrados en el conocimiento de los dispositivos moleculares, dando un paso más hacia las comunicaciones del futuro. Además, los resultados también indican que los exclusivos atributos de los nanotubos de carbón pueden ser aplicables a la optoelectrónica, que es la base del sector de las comunicaciones de alta velocidad.

De esta manera, el trabajo previo de IBM sobre las propiedades eléctricas de los nanotubos de carbón posicionó a los mismos como los mejores candidatos para reemplazar al silicio para cuando llegue el momento en que las características de los actuales chips no puedan llevarse a una escala todavía menor. Los nanotubos de carbón son moléculas en forma de tubo 50.000 veces más delgadas que un cabello humano promedio. Los científicos de IBM esperan que este reciente logro dé lugar a más trabajos de investigación y despierte el interés en el uso de nanotubos de carbón en dispositivos electrónicos y fotónicos (basados en luz) en nanoescala.

"Con una mejor comprensión de las propiedades eléctricas de los nanotubos de carbón a través de su emisión de luz, IBM está acelerando la vía de desarrollo para sus aplicaciones electrónicas, y posibles aplicaciones ópticas —comentó el Dr. Phaedon Avouris, gerente de ciencia en nanoescala de la división de Investigación de IBM—. Los emisores de luz en nanotubo tienen el potencial de ser construidos en conjuntos o integrados con componentes electrónicos de nanotubo de carbón o silicio, lo cual abre nuevas posibilidades en electrónica y optoelectrónica."

El equipo de investigación de IBM detectó luz con una longitud de onda de 1,5 micrómetros, que es particularmente valiosa por ser la longitud de onda ampliamente utilizada en las comunicaciones ópticas. Los nanotubos con distintos diámetros podrían generar luz con distintas longitudes de onda utilizadas para otras aplicaciones.

El emisor de luz de IBM consiste en un único nanotubo de 1,4 nanómetros de diámetro configurado en un transistor en estado sólido de tres terminales que utiliza el mismo principio que los transistores convencionales.

Para este, y sobre la base de sus investigaciones anteriores, los científicos de IBM diseñaron el dispositivo para que fuera "ambipolar", para que de esta manera pudieran inyectar simultáneamente cargas negativas (electrones) desde una electrodo fuente y cargas positivas (huecos) desde un electrodo de descarga en un único nanotubo de carbono. Cuando los electrones y los huecos se encuentran en el nanotubo, se neutralizan entre sí y generan luz. Un detalle no menor es que debido a que se trata de un transistor, el emisor de luz de IBM puede encenderse y apagarse según el voltaje aplicado a la entrada del dispositivo.

IBM Research, la división de Investigación de IBM, es pionera en nanotecnología desde hace más de 20 años. Este logro tiene como antecedente una serie de grandes adelantos de investigación realizados por científicos de IBM que utilizan nanotubos de carbón (CNT) para crear dispositivos electrónicos diminutos. En mayo de 2002, IBM creó los transistores de nanotubo con mayor rendimiento que se hayan conocido, y mostró que los CNT pueden tener un rendimiento superior al de los prototipos de silicio contemporáneos líderes. En agosto de 2001, IBM demostró el primer circuito de computadora con rendimiento lógico del mundo, basado en un único nanotubo de carbono. En abril de 2001, IBM fue la primera en desarrollar una técnica revolucionaria para producir conjuntos de transistores de CNT, evitando la necesidad de separar meticulosamente los nanotubos metálicos de los semiconductores.

Publicado por: Karla Velasquez

Fuente: http://axxon.com.ar/not/126/c-126InfoNanoEmisoresLuz.htm

Científicos desarrollan novedosos diodos emisores de luz multicolor

Se han desarrollado los primeros diodos emisores de luz multicolor (LEDs) completamente inorgánicos, basados en puntos cuánticos coloidales encapsulados en un semiconductor de nitruro de galio (GaN).

El trabajo, realizado por un equipo de científicos de la Universidad de California en el Laboratorio Nacional de Los Álamos, representa un nuevo enfoque híbrido al desarrollo de la iluminación con dispositivos de estado sólido. Este ofrece las ventajas de reducir los gastos de operación, un menor consumo de energía y una ejecución más fiable.

El equipo informa sobre la primera demostración con éxito de la electroluminiscencia proveniente de una arquitectura totalmente inorgánica y basada en nanocristales, donde los nanocristales semiconductores se incorporan en una unión p-n formada de capas de GaN semiconductor. Los nuevos LEDs utilizan un nuevo tipo de nanoemisores con selección de color, puntos cuánticos coloidales, y también hacen uso de las tecnologías emergentes de manufactura de GaN.

Según Klimov, que lidera el esfuerzo de investigación sobre el nanocristal-LED, numerosas tecnologías podrían beneficiarse de fuentes de iluminación de estado sólido energéticamente eficientes, de colores seleccionables. Tales tecnologías van desde los paneles instrumentales para vehículos de automoción y aeronaves, hasta señales de tráfico y monitores de ordenador.

Los nanocristales semiconductores, conocidos también como puntos cuánticos, son atractivos emisores de luz a escala nanométrica, que combinan parámetros controlables y altas eficiencias de emisión, con flexibilidad química y fotoestabilidad excelente. El uso de nanocristales en estas tecnologías ha sido, sin embargo, siempre impedida por la dificultad de hacer conexiones eléctricas directas a los nanocristales. Colocando los puntos cuánticos entre capas de inyección de GaN, los investigadores han vencido ahora esta dificultad.

El secreto para hacer la conexión eléctrica a los puntos cuánticos es el uso de una técnica desarrollada en Los Alamos por Mark Hoffbauer y su equipo, que utiliza un haz de átomos neutros de nitrógeno de alta energía para hacer crecer las capas de GaN. La técnica, conocida como ENABLE (Litografía / Epitaxia por Haz de Átomos Neutros Energéticos), permite la encapsulación a baja temperatura de nanocristales en GaN semiconductor, sin que ello afecte de forma adversa a sus propiedades de luminiscencia. Encapsulando una capa de nanocristal o dos capas de tamaños diferentes, los investigadores han demostrado que su LED puede emitir luz de uno o dos colores diferentes. El régimen de operación de dos colores es un paso importante hacia la creación de dispositivos que produzcan luz blanca.

El desarrollo de los LEDs multicolores es el resultado de una colaboración entre dos grupos de investigación del Laboratorio: el equipo de puntos cuánticos de Klimov y el equipo de Hoffbauer que desarrolla tecnologías avanzadas de procesamiento a nanoescala. Otros investigadores del laboratorio fueron esenciales para el éxito del proyecto: Alexander Mueller, Melissa Petruska, Marc Achermann, Donald Werder, y Elshan Akhadov. Daniel Koleske de los Laboratorios Nacionales Sandia proporcionó los sustratos de GaN usados para las estructuras de los LEDs.

Publicado por: Karla Velasquez

Fuente: http://axxon.com.ar/not/152/c-1520065.htm

Luz OLED blanca

Consiguen de manera eficiente luz blanca usando tecnología OLED. Si finalmente se comercializa supondría un gran ahorro energético.

Fuente: F. Erler/N. Seidler.

Los diodos de emisión de luz o LED nos vienen acompañando desde hace unos pocos años. Ya se emplean en semáforos, en los automóviles, en bicicletas, como retroiluminación en televisores e incluso en pequeños dispositivos de iluminación. Son prometedores ecológicamente porque tiene una alta tasa de conversión de energía eléctrica en luz. Sin embargo, adolecen de varios problemas a la hora de poder ser utilizados en hogares y puestos de trabajo como sistemas de iluminación.
Uno de sus inconvenientes es que es difícil conseguir luz blanca, y cuando se logra el rendimiento no es tan alto como en los LED monocromos. Otro problema es que es complicado escalar esta tecnología hasta el nivel necesario para la iluminación estándar. Se pueden poner juntos un montón de LED para así conseguir la cantidad de luz requerida, pero en este caso el precio suele ser bastante alto. Aunque su larga duración garantiza que se amortizan, los seres humanos a veces somos un poco irracionales en la toma de nuestras decisiones económicas. 
Paralelamente se han ido desarrollando los OLED, que son LED hechos con polímeros orgánicos, es decir, plásticos. Los plásticos son indudablemente más baratos de producir y confeccionar que los semiconductores cristalinos inorgánicos, así que una tecnología basada en OLED saldría más barata. Este aspecto compensaría su escasa vida útil comparada con la tecnología LED tradicional.
Se pueden imaginar, por ejemplo, láminas delgadísimas que recubran el techo de una habitación para iluminarla. O en su versión con colores una pantalla plana de televisor que cubra toda la pared (aunque los contenidos visualizados serían los mismos).
Lo malo es que hasta ahora no había OLED que produjeran luz blanca que nos pudiera servir para iluminación. Hay ya láminas OLED monocromas o mezcla de varias de color que finalmente producen una luz neta de color blanco. De este modo, si juntamos un OLED verde, uno rojo y otro azul al final obtenemos luz blanca. Pero al juntarlos en el mismo dispositivo el rendimiento baja y la calidad de color de la luz tampoco es muy buena.
Ahora, científicos del Berkeley Lab han usado nanopartículas para crear una lámina delgada OLED basada en moléculas con iridio que emite en varios colores del espectro visible. Han conseguido que las interacciones dentro del material sean tales que no haya muchas interferencias entre los distintos componentes y colores. Lo consiguen gracias al aislamiento de las nanopartículas. El resultado es una luz blanca de bastante calidad y un factor de conversión energético prometedor.
Según Biwu Ma, que participó en el estudio, esta aproximación simple y brillante para alcanzar un aislamiento apropiado abre un nuevo camino a la hora de facilitar el proceso de confección de OLED como dispositivos de iluminación. Con esta demostración de concepto Ma y sus colaboradores planean variar las proporciones entre los distintos tipos de nanopartículas (que se corresponde a distintos colores de emisión) para así mejorar la eficacia y el brillo. Además, la luz blanca puede ser ajustada de este modo para que tenga una dominante de color más cálida o más fría según las necesidades y así hacer su uso más práctico en el hogar o la oficina.
Los edificios son responsables de más de un 40% de las emisiones de dióxido de carbono en los EEUU, así que reemplazando la iluminación convencional por tecnología OLED se conseguiría un importante ahorro en el uso de energía y una reducción en las emisiones de ese gas de efecto invernadero.

Publicado por: Karla Velasquez

Fuente: http://neofronteras.com/?p=3095#more-3095

Paneles solares de plástico

Flexibles, ultradelgados y baratos, son una alternativa cada vez más cercana a los convencionales de silicio

Lograr materiales plásticos que superen los inconvenientes del silicio para crear paneles solares flexibles, ultradelgados, utilizables en cualquier superficie y baratos. Diversas empresas y equipos de investigación de todo el mundo han avanzado en este objetivo en los últimos años. España también cuenta con expertos que han obtenido desarrollos importantes. No obstante, sus responsables reclaman un mayor apoyo institucional, de manera que los consumidores aprovechen la energía solar de forma sencilla y económica.

Ventajas y desafíos de los paneles plásticos

- Imagen: Jóvenes Verdes -

Los paneles fotovoltaicos más utilizados en la actualidad se basan en el silicio. Sin embargo, sus puntos débiles limitan su generalización entre los consumidores. El silicio es caro porque resulta difícil de extraer y convertir para conseguir energía solar. Además, su escasa maleabilidad y su peso conlleva la fabricación de paneles rígidos y frágiles. El impacto medioambiental es otro elemento en su contra. Su producción implica un alto gasto energético y la toxicidad de los materiales utilizados requiere un adecuado reciclaje al final de su vida útil.

El silicio es caro porque resulta difícil de extraer y convertir para conseguir energía solar

Por ello, investigadores de empresas y universidades de todo el mundo trabajan en el desarrollo de nuevas generaciones de paneles solares que superen a los actuales de silicio en cuanto a prestaciones y coste.

Los materiales plásticos son una de las alternativas que ha ganado terreno en los últimos años. Sus defensores señalan que son mucho más baratos y fáciles de obtener que el silicio. Además, son materiales muy flexibles, hasta el punto de que ya hay paneles de este tipo tan finos, maleables y ligeros como una hoja de papel. En teoría, se podrían colocar en cualquier superficie. Utilizados de forma líquida, estos materiales plásticos podrían convertirse en una pintura que generaría energía solar para un edificio, o paneles ultradelgados para todo tipo de dispositivos electrónicos o para la ropa.

El principal desafío de estos materiales es alcanzar el rendimiento del silicio. Una placa convencional puede tener una eficiencia de hasta el 15%, mientras que las más desarrolladas de plástico no superan el 8%. Otro de sus inconvenientes es que son materiales sensibles a las condiciones del entorno exterior, de manera que sus propiedades se degradan. Sus defensores creen que la superación de estos inconvenientes no está lejos, gracias a las mejoras conseguidas en los últimos años.

Avances prometedores

El trabajo en este campo comenzó en los años noventa a partir del desarrollo de los plásticos orgánicos conductores, como los dispositivos LED, conocidos hoy en día por su uso en pantallas de teléfono móvil y monitores. Los inicios fueron muy prometedores, pero no ha sido hasta fechas recientes cuando se han producido avances destacables.

Las placas solares de plástico más desarrolladas no superan el 8% de eficiencia

En 2007, Alan J. Heeger, profesor de la Universidad de California en Santa Bárbara (EE.UU.) y premio Nobel de Química, logró junto con otros investigadores europeos una célula solar basada en un tipo de plástico con una eficiencia del 5%. El equipo de Heeger ha mejorado con el tiempo este material polimérico y ya alcanza eficiencias en torno al 6-7%. Este experto también es el director técnico de una empresa californiana, Konarka, que ha logrado pequeños paneles plásticos capaces de durar un año a la intemperie sin degradarse.

El camino está abierto y diversas empresas y centros universitarios y de investigación están dispuestos a recorrerlo. La empresa estadounidense Solarmer Energy ha desarrollado una célula solar plástica para dispositivos electrónicos portátiles capaz de lograr una eficiencia del 6%. Para ello, se apoya en un nuevo material semiconductor, denominado PTB1. Sus descubridores, un equipo de ingenieros de la Universidad de Chicago, dirigidos por Luping Yu, aseguran que serán capaces de aumentar su eficiencia hasta el 8% y conseguir una vida útil de tres años. Los responsables de Solarmer aseguran que la tecnología de estos paneles es más sencilla que otras de la competencia, de manera que su comercialización podría estar más cercana.

Otra opción en la que se trabaja son las células solares híbridas con silicio y materiales plásticos, para aprovechar las ventajas de ambos. En febrero, un equipo de investigadores del Instituto de Tecnología de California (Caltech) dio a conocer en la revista 'Nature Materials' uno de estos prototipos basado en un 2% de silicio y un 98% de polímero plástico. Uno de sus responsables, Harry Atwater, afirma que el nuevo panel convierte sin problemas la energía solar en electricidad, es flexible y más barato que uno convencional. El siguiente paso, según Atwater, es aumentar el voltaje operativo y el tamaño de la célula solar.

Paneles solares plásticos en España

Diversos grupos de investigación españoles trabajan en este campo de los paneles solares de plástico. Al igual que sus colegas de otras partes del planeta, la intensidad de los desarrollos ha empezado en los últimos años. En 2007 se puso en marcha el proyecto HOPE (Dispositivos Híbridos y Orgánicos para Energías Renovables), dirigido por Juan Bisquert, del Departamento de Física de la Universidad Jaume I de Castellón.

Por su parte, diversos grupos han realizado trabajos importantes, como los dirigidos por Emilio Palomares, del Instituto de Investigaciones en Química de Cataluña; Tomás Torres, del Departamento de Química Orgánica en la Universidad Autónoma de Madrid (UAM); Emilio Palomares, del Instituto de Materiales-CSIC de Sevilla; Henk Bolink, del Instituto de Ciencia Molecular de Valencia; o Roberto Pacios, del centro de investigación Ikerlan de Mondragón.

No obstante, según Bisquert, el aprovechamiento industrial de estas células solares en España es menos esperanzador. Este experto señala que otros países del norte europeo y de Asia están más adelantados, pero no se cuenta con las inversiones necesarias para paliar este retraso. Por ello, reclama un mayor apoyo de las instituciones, no sólo para que las empresas puedan trabajar con garantías, sino también para que los consumidores puedan integrar la energía fotovoltaica en sus hogares.

Publicado por: Karla Velasquez

Fuente: http://www.consumer.es/web/es/medio_ambiente/energia_y_ciencia/2010/04/22/192543.php

Crean sensores ópticos que optimizan la detección de gases contaminantes

Basados en a diodos emisores de láser de semiconductor, tendrán aplicaciones industriales y domésticas

Una nueva generación de detectores de gases en base a diodos emisores de láser de semiconductor (VCSEL´s) han sido desarrollados por ingenieros y científicos del programa NEMIS de la Unión Europea. Los nuevos sensores permiten incrementar la rapidez y la efectividad de la detección de gases nocivos para el hombre, además de no requerir calibraciones manuales de ningún tipo y alcanzar una importante vida útil. Se prevé su uso a nivel industrial de aquí a dos años. Por Pablo Javier Piacente.

El empleo de nuevos sensores ópticos, en base a la tecnología de diodos emisores de láser de semiconductor (VCSEL´s), podría simplificar el proceso de detección e identificación de gases nocivos para la salud humana, como por ejemplo el monóxido de carbono. El desarrollo forma parte del trabajo de ingenieros y científicos del programa NEMIS de la Unión Europea. 

Estos nuevos detectores de gases podrían ser más rápidos y efectivos para su uso en una amplia gama de aplicaciones de seguridad industrial e incluso a nivel doméstico. El avance es muy importante, más aún si se tiene en cuenta que hasta entrado el siglo XX persistieron los métodos biológicos para la detección de gases. 

Mientras ahora se habla de sensores que aplican las nuevas tecnologías de láseres VCSEL´s, en aquel momento se empleaban canarios para detectar las acumulaciones mortales de monóxido de carbono en las minas y otros emprendimientos similares. Aunque esta metodología salvó muchas vidas, fue necesario darle lugar al progreso tecnológico. 

Así nacieron los sensores electro-químicos, que aunque aportaron un gran avance en la detección de la acumulación de gases conforman una tecnología insuficiente en varios aspectos, además de conllevar un tiempo de trabajo con el que muchas veces no se cuenta. De esta manera, el proyecto de NEMIS marca una nueva etapa en esta cuestión. 

Los diodos emisores de láser de semiconductor (VCSEL´s) permiten una rápida y eficaz detección de los gases, facilitando las posteriores medidas preventivas o correctoras y el accionar de las alarmas correspondientes. Financiado en el marco del 6th FWP (Sixth Framework Programme) de la UE, NEMIStiene entre sus principales objetivos la aplicación en distintos campos de las nuevas tecnologías VCSEL´s.

Foto: JR3 . Stock.Xchng

Ventajas técnicas de los VCSEL´s 

La investigación que condujo al descubrimiento de estos nuevos dispositivos de detección de gases contaminantes fue publicada en un artículo del portal ICT Results de Cordis. 

Las ventajas de utilizar VCSEL´s en lugar de láseres convencionales son varias. En principio, permiten una mayor rentabilidad económica en el desarrollo y la actividad de los dispositivos detectores y, además, es posible beneficiarse con el aprovechamiento de una longitud de onda más amplia. Mientras un láser convencional solamente se puede ajustar en menos de un nanómetro, un VCSEL tiene la capacidad de sintonizar más de cinco nanómetros. 

Esta condición, teniendo en cuenta que el sensor está en búsqueda de anomalías en las longitudes de onda para la detección de gases nocivos, resulta vital para optimizar la efectividad y la rapidez en los procesos de identificación. Por lo tanto, las nuevas tecnologías suponen un importante adelanto en este tipo de aplicaciones industriales y domésticas de seguridad. 

Otro punto vital de los nuevos sensores desarrollados en el programa NEMIS es que son capaces de autocalibrarse. Esto facilita su uso efectivo sin intervención humana, pudiendo sellarse en contenedores resistentes o ubicarse en ambientes hostiles e instalaciones industriales de todo tipo y sin sufrir corrosión.

Aplicación industrial y doméstica 

Logrado el desarrollo de láseres VCSEL´s adecuados para la detección óptica de gases y probados en distintas situaciones, los socios industriales del proyecto crearon un dispositivo capaz de detectar emisiones de CO NH3 (amoníaco). Asimismo, ya se encuentran en desarrollo sensores para otros gases como el dióxido de carbono (CO2) y el sulfuro de hidrógeno (H2S), entre otros. 

Vale destacar que la organización de este trabajo estuvo a cargo de la Technische Universitaet Muenchen, en el marco del NEMIS. Y aunque serán necesarios muchos años para que esta nueva tecnología pueda convertirse en parte de nuestra vida cotidiana, se espera que sea más corto el plazo de tiempo requerido para su aplicación industrial. 

Los sensores de VCSEL´s destinados a aplicaciones industriales y de seguridad podrían comenzar a comercializarse en un par de años. El valor podría ser de varios miles de euros, pero hay que tener en cuenta que no se necesita ninguna calibración manual y que los dispositivos podrán seguir trabajando de manera eficiente durante muchos años. 

Sin embargo, hacia el futuro el campo de acción puede ser mucho más amplio, incluyendo el uso de sensores en la industria automovilística para controlar las emisiones del motor o en la aviación. Por último, los ingenieros e investigadores a cargo pronosticaron que cuando el dispositivo alcance un valor inferior a los 50 euros estará ubicado en todos los hogares, evitando accidentes derivados del escape de gases nocivos para el hombre.

Publicado por: Karla Velasquez

Fuente: http://www.tendencias21.net/Crean-sensores-opticos-que-optimizan-la-deteccion-de-gases-contaminantes_a3908.html