NeoFronteras

Un grupo de físicos ha encontrado un sistema para producir haces de luz infrarroja ultrabrillantes utilizando nanotubos de carbono. Esta nueva técnica es de lejos el método más eficiente con el que contamos para producir luz. Podría tener aplicaciones optoelectrónicas.
Ningún dispositivo es 100% eficiente, las leyes de la termodinámica ponen ciertos límites, pero el método empleado para producir luz puede llegar a ser muy ineficiente. Las bombillas normales gastan casi toda su energía en calor, cosa que se puede comprobar fácilmente cuando tocamos una que haya estado funcionando por unos segundos. Las bombillas de bajo consumo son más eficientes y con menos vatios podemos obtener más luz. Naturalemente no son perfectas y si las tocamos vemos que también se calientan. Los diodos emisores de luz, que utilizamos en telecomunicaciones por fibra óptica o en nuestros reproductores de DVD, son más eficientes. Ahora la marca mundial la podrían obtener los nanotubos de carbono.
Phaedon Avouris y Jie Liu (IBM Research y Duke University respectivamente) han creado unas estructuras productoras de luz muy eficientes. Para construirlas primero empiezan depositando unos nanotubos de carbono de 2 o 3 nanómetros de diámetro mediante deposición química de vapor. El substrato consiste en un cristal de silicio al que previamente se le ha practicado una zanja. Unas tiras de paladio en los extremos de los nanotubos hacen de electrodos colector y emisor (ver foto).
Cuando cierto voltaje es aplicado los nanotubos emiten luz infrarroja justo por la región entre las partes suspendidas y apoyadas de los nanotubos. La emisión, localizada en una nanoárea del sistema, resulta ser muy brillante. Sólo 3 miliamperios de corriente son capaces de producir 105 veces más flujo de luz que una gran área de un LED.
Los investigadores creen que la localización de la emisión se debe a que la banda de conducción y valencia del material interfieren justo entre las partes suspendidas y apoyadas por estar el nanotubo combado. Esto hace que las cargas, electrones y huecos, creen excitones que se recombinan produciendo luz de una manera muy eficaz en un mecanismo que es una 1000 veces más eficiente que la recombinación tradicional de electrones y huecos inyectados de manera independiente.
La emisión en este caso es de 1 a 2 micras, que cubre las necesidades de las telecomunicaciones ópticas, pero empleando diferentes diámetros de nanotubos es posible la sintonización a otras longitudes de onda en la gama visible o infrarroja.

Referencia: Science 310 1171.