Un equipo de científicos de la universidad de Tohoku (Japón) ha diseñado un nuevo tipo de fuente de luz que podría superar a los LED en cuanto a eficiencia.  

Foto de portada nanotubos de carbono forman una red cristalina

Esta nueva fuente de luz plana está fabricada mediante nanotubos de carbono y una pantalla de fósforo, y los científicos han conseguido hacerla funcionar con 100 veces menos energía que la necesaria para hacer funcionar las actuales lámparas LED.

La tecnología de nanotubos de carbono podría ser la sucesora del silicio en la fabricación de semiconductores y de otros elementos electrónicos. En el caso de las fuentes de luz, debido a su elevada eficiencia, mayor luminosidad y su bajo coste, podría llegar a poner en jaque el dominio de la tecnologia LED  en el futuro y contribuir a satisfacer la creciente demanda de la sociedad de lámparas cada vez más “verdes”.

Consumo hasta cinco veces menor

Los científicos ensamblaron el dispositivo a partir de un líquido de mezcla que contiene nanotubos de carbono de pared simple altamente cristalinos dispersados en un disolvente orgánico mezclado con un producto químico similar al jabón conocido como un agente tensioactivo. A continuación,  «pintaron» la mezcla sobre el electrodo positivo o cátodo, y rascaron la superficie con papel de lija para formar un panel de luz capaz de producir una corriente elevada, estable y homogénea con bajo consumo de energía.

La investigación, publicada en la revista Review of Scientific Instruments, revela que los científicos han buscado la máxima optimización de la fuente de luz, llegando a conseguir 60 lúmenes con un solo vatio, una cantidad de lúmenes para la cual en la actualidad se requiere cinco veces más energía si se compara con la incandescente tradicional.

«Nuestro sencillo panel de» diodo «podría obtener una alta eficiencia de luminosidad de 60 lúmenes por vatio, lo cual ofrece un excelente potencial para un dispositivo de iluminación de bajo consumo de energía», dijo Norihiro Shimoi, el investigador principal y profesor asociado de estudios ambientales de la Universidad de Tohoku .

“La luminosidad es un índice importante para comparar la eficiencia energética de los diferentes dispositivos de iluminación, dijo Shimoi. Por ejemplo, los LED pueden producir 100s Lumen por vatio y los OLED (LED orgánico) alrededor de 40”.

Funcionamiento

Aunque el dispositivo tiene una estructura similar a la de un diodo, su sistema de emisión de luz no está basado en un sistema de diodo. Los diodos están hechos de capas de semiconductores, materiales que actúan como un cruce entre un conductor y un aislante, cuyas propiedades eléctricas pueden ser controladas con la adición de impurezas llamadas dopantes. En contraste, los nuevos dispositivos tienen sistemas de luminiscencia que funcionan más como tubos de rayos catódicos, con nanotubos de carbono actuando en calidad de cátodos, y una pantalla de fósforo en una cavidad de vacío que actúa como ánodo. Bajo un fuerte campo eléctrico, el cátodo emite estrechos haces de electrones de alta velocidad a través de sus afiladas puntas de nanotubos – un fenómeno llamado de emisión de campo. Los electrones luego vuelan por el vacío en la cavidad, y golpean la pantalla de fósforo brillando.

«Hemos hallado que un cátodo con nanotubos de carbono de pared simple altamente cristalinos y un ánodo con la pantalla de fósforo mejorada colocados en nuestra estructura diodo no presentaron ninguna emisión de flicker y ofrecieron una buena homogeneidad de brillo», dijo Shimoi.

Si finalmente resultara ser un invento viable para su comercialización, no solo podrían ser potenciales sustitutos de los LED como fuentes de luz blanca (dado que por el momento esta nueva tecnología no permite iluminarse con diferentes colores, de forma natural, como si los hacen los LED), sino que podrían también sustituir al silicio. Entre otras utilidades y sectores que se beneficiarían de este descubrimiento, los paneles solares, fabricados con silicio podrían aumentar en gran medida su rendimiento, a la fecha actual, no superior el 15% en el mejor de los casos.