El láser podría incrementar la eficiencia de las bombillas Junio 06 de 2009 El predominio de las lámparas ahorradoras frías de luz blanca podría empezar a desaparecer pronto. Esto de acuerdo a investigadores de Estados Unidos, quienes afirman haber descubierto cómo hacer las bombillas incandescentes tradicionales 100% eficientes. “Mucha gente sigue prefiriendo las bombillas de luz incandescente porque ellas crean la luz más placentera y son más económicas”, dice Chunlei Guo de la Universidad de Rochester de Nueva York. “El inconveniente es la baja eficiencia de las bombillas incandescentes convencionales. Esta investigación aborda este mismo problema.” Guo junto con su colega Anatoliy Vorobyev hicieron el descubrimiento habiendo pasado varios años investigando cómo pulsos intensos de láser pueden afectar la estructura de las superficies del metal. En 2006 los dos investigadores encontraron que aplicando una serie de ráfagas de láser de femtosegundos (10-15 segundos) a un metal, su superficie adquiriría un tono negro. En otras palabras, la habilidad del metal de absorber luz podría dispararse. Pero de acuerdo a la ley de Kirchhoff, en el equilibrio térmico, la absorbicidad de una superficie iguala su emisividad. Así que Guo y Vorobyev afirman que la misma técnica de ennegrecimiento podría mejorar la emisión, y por ende la eficiencia, de un filamento de una bombilla incandescente. La ley de Kirchhoff sale a flote Para ver si esto podría trabajar, los investigadores usaron un láser amplificado para exponer parte del filamento de tungsteno a un número de pulsos de 65 femtosegundos a una longitud de onda de 800 nm y con una tasa de repetición de 1kHz. Una vez ellos habían introducido el filamento ennegrecido dentro de la bombilla, ellos lo precalentaron hasta su temperatura de equilibrio de 900°C antes de monitorear su emisión con un tubo fotomultiplicador. Guo y Vorobyev encontraron que el número de pulsos láser comunicado a los filamentos afectó la emisión. Hasta cerca de 500 pulsos hubo un crecimiento fuerte, mientras que hacia 4000 pulsos el crecimiento se estabilizó. Los investigadores también encontraron que el mejoramiento dependía de la longitud de onda de la luz emitida por la bombilla – a 400 nm el mejoramiento fue de un 25% pero a 800 nm el mejoramiento se elevó a 55%. Las imágenes de un microscopio electrónico mostraron que los pulsos láser hicieron que la superficie de tungsteno adoptara una estructura periódica de rugosidades de tamaño nanométrico. Los investigadores creen que estas rugosidades incentivan a los “plasmones” superficiales térmicamente excitados – los quantos de las oscilaciones de plasma – a unirse con la emisión electromagnética en el espacio libre y por consiguiente a provocar la emisividad. Super eficiencia Guo dice que, a lo largo de todo el espectro visible, la eficiencia alcanzó de aproximadamente el 50% hasta el 100%. Sin embargo, Shaw Lin, un investigador de fotónica   del Instituto Politécnico Rensselaer en Troy, Nueva York, no está muy seguro. “La más alta emisividad está en las longitudes de sobre el visible y cerca del infrarrojo, lo que quiere decir que generaría una gran cantidad de calor desechado – del 80 a 95% - en la escala del infrarrojo” afirma. Si hay calor desechado, agrega Lin, los investigadores podrían reducirlo por más nano-estructuración. Sin embargo, de acuerdo a los investigadores, la eficiencia provocada no es el único beneficio de la técnica. Guo y Vorobyev encontraron que la intensidad y la duración del tratamiento láser podría alterar el balance de color de la emisión. Además se dieron cuenta que la emisión estaba de alguna manera polarizada, posiblemente debido a la dirección de las rugosidades superficiales. La polarización de la luz tiene una gran variedad de aplicaciones, desde las pantalles de cristal líquido hasta los lentes de sol polarizados” dice Guo. “Si nosotros comenzamos a iluminar con luz polarizada, se puede alcanzar una gran variedad de efectos perceptivos, como la claridad y el brillo.” Sin embargo, el futuro inmediato puede no estar mirando oscuro hacia las bombillas de ahorro de energía de hoy en día – la posibilidad de dispositivos comerciales todavía no está en frente de las mentes de los investigadores. “La investigación acaba de salir,” dice Guo. “Es muy temprano para opinar sobre esto.” La bombilla incandescente de filamento de tungsteno. Su distribución espectral se corresponde con la de un cuerpo negro a unos 2.856 K (http://www.gusgsm.com/book/export/html/428) Tomado de Physics Web