Cómo Tratar el Calor Como la Luz

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Un investigador (Martin Maldovan) del MIT (Massachusets Institute of Technology) ha desarrollado una técnica que logra una nueva forma de manipular el calor, permitiendo controlarlo más bien como se manipulan las ondas de luz con lentes y espejos. 

Este planteamiento se basa en ingeniería de materiales, en cristales aleados semiconductores nanoestructurados. El calor es una forma de vibración, técnicamente la vibración de la red de átomos de un material, al igual que el sonido. Tales vibraciones también se pueden concebir como una corriente de fonones, un tipo de partícula virtual análogo a los fotones que llevan luz. El nuevo planteamiento es similar a los cristales fotónicos recientemente desarrollados que pueden controlar el paso de luz, y cristales fonónicos que pueden hacer lo mismo, pero con sonido.

El calor se diferencia del sonido, por la frecuencia de su vibración: las ondas de sonido son una serie de ondas de menores frecuencias (hasta el rango de kilohercios, o miles de vibraciones por segundo), mientras que el calor aparece a partir de altas frecuencias (en el rango de los terahercios, o 1012 Hz, billones de vibraciones por segundo). "los fonones de sonido pueden viajar kilómetros, y es por lo que es posible oir sonidos a mucha distancia. Pero los fonones de calor sólo viajan unos nanometros (la mil millonésima parte de un metro). Es por ello que no podrías oir calor ni siquiera con oídos que respondieran a frecuancias en terahercios".

El calor también se extiende en un amplio rango de frecuencias, mientras que el sonido desarrolla sólo una. Por lo cual, para conseguirlo, lo primero que hicimos fue reducir el número de frecuencias de calor, y las hicicmos menores", bajándolas al rango entre el calor y el sonido, bajada de frecuencia que se consiguió fabricando unas aleaciones de sílice que incorporaban nanopartículas de germanio de un rango de tamaño específico. 

Como resultado, este haz de fonones de estrecha frecuencia se pueden manipular usando cristales fonónicos similares a aquellos desarrollados para controlar los fonones de sonido. Maldovan se refiere a ellos como "termocristales" porque ahora se usan para controlar calor, como una nueva categoría de cristales. Estos termocristales podrían funcionar de forma equivalente a las ondas en el agua al caer una piedra, pero sólo moviéndolas en una dirección determinada. Tal modo de flujo de calor unidireccional, podría ser útil en la eficiencia energética de los edificios en climas fríos y cálidos.

También se podrían utilizar variaciones del material para enfocar el calor, más bien como se enfoca la luz con lentes, para concentrarlo en una determinada área. Otra posibilidad interesante sería el camuflaje térmico, "materiales que evitan la detección del calor, como los metamateriales recientemente descubiertos que pueden crear "camuflajes invisibles" para esconder objetos a la detección visual o por microondas.