Investigación recién publicada en Science Advances (te lo enlazo aqui) muestra un increíble salto adelante en el campo de la tecnología de sensores. Lo suficientemente grande como para ser desconcertante. De hecho, el documento presenta un sensor de luz, un fotodiodo, capaz de convertir la luz en una señal eléctrica con una increíble eficiencia del 200%.
Sí, has entendido bien: el dispositivo, basado en la física cuántica, produciría más energía de la que recibe. No menospreciéis, ya lo he hecho: y sin embargo, el estudio está ahí.
Y algún día podría conducir a sistemas de monitoreo de salud que no necesitan energía, o quién sabe qué más: pero sigamos paso a paso.
Cómo funciona un fotodiodo
Cuando se habla de fotodiodos, la eficiencia se refiere a número de partículas de luz que se pueden convertir en señales eléctricas. Pero hay un aspecto más específico que los científicos toman en consideración: el rendimiento de fotoelectrones. En resumen, la cantidad de electrones generados por los fotones que golpean el sensor de luz.
Este tipo de rendimiento está determinado por la llamada eficiencia cuántica, es decir, la capacidad de un material para producir partículas portadoras de carga en un nivel fundamental. “Lo que importa en el mundo de los fotodiodos es la eficiencia cuántica”, afirma René Janssen, ingeniero químico de la Universidad de Eindhoven. "En lugar de la cantidad total de energía solar, lo que cuenta es la cantidad de fotones que el diodo convierte en electrones". Es precisamente esta eficiencia cuántica la que determina el rendimiento de los fotoelectrones y, por tanto, la eficacia del fotodiodo.
Un sensor de luz que bate récords
El equipo de investigación comenzó el estudio ensamblando un dispositivo que combina dos tipos de células solares: células de perovskita y células orgánicas. El resultado fue una eficiencia cuántica inicial sorprendente del 70 %: el punto de partida, que ya era muy alentador, llevó a los investigadores a ir más allá, introduciendo una luz verde adicional para intentar mejorar aún más el rendimiento del dispositivo.
Y parece que lo consiguieron: de hecho, el dispositivo superó todas las expectativas. La eficiencia cuántica del fotodiodo se incrementó hasta el 200% y, aunque aún no está del todo claro por qué se produjo este aumento, los investigadores tienen algunas hipótesis.
Cuando los fotones golpean el material del fotodiodo, los electrones se excitan y migran, creando una acumulación de carga que se puede convertir en corriente eléctrica.
"Nuestra hipótesis es que la introducción de luz verde podría liberar electrones en la capa de perovskita". dados el ingeniero químico Ricardo Ollearo, de la Universidad Tecnológica de Eindhoven, entre los autores de la investigación. "Estos electrones se convierten en corriente sólo cuando los fotones golpean una capa diferente".
En otras palabras, cada vez que un fotón infrarrojo se convierte en un electrón, recibiría la “compañía” de un electrón “extra”, y esto explicaría la increíble eficiencia del 200% (y potencialmente mayor).
Sensor de luz “imposible”: por qué puede ser realmente importante
Todavía quedan muchas preguntas por responder y la investigación continúa, pero puede conducir a avances interesantes para el futuro de la energía limpia a medio plazo.
En el futuro inmediato, los efectos positivos de esta tecnología podrían ser aquellos en el campo del diagnóstico. Un sensor de luz tan eficiente podría detectar incluso los cambios más pequeños en la luz a distancias mayores, lo que lo hace particularmente útil para medir la frecuencia cardíaca y la presión arterial.
El equipo de investigación utilizó este fotodiodo súper delgado (cien veces más delgado que una hoja de periódico) para medir los cambios en la luz infrarroja reflejada por un dedo desde una distancia de más de un metro. A partir de ahí, puedes medir bastantes cosas.
En el futuro
Tal tecnología puede permitir que una persona conozca su estado vital de forma remota, sin usar dispositivos.
Parámetros como la presión arterial, la frecuencia cardíaca y la frecuencia respiratoria se pueden observar sin tocar nada. Ni siquiera con un reloj inteligente. Se puede hacer simplemente estando dentro del alcance de un dispositivo basado en un sensor de luz como este.
De hecho, es cierto decir que "todo está iluminado".
