La iluminación mediante lámparas LED está imponiéndose sobre las demás formas de alumbrado eléctrico en la mayoría de aplicaciones. Sin embargo, esta tecnología todavía puede mejorarse mucho más. En ello trabaja un equipo de expertos, quienes ya han logrado avances muy prometedores.

El equipo de Odireleng Martin Ntwaeaborwa, de la Universidad de Johannesburgo en Sudáfrica, se ha puesto como objetivo lograr que el material que emite la luz de los LEDs brille más y dure más.

El material que buscan desarrollar Ntwaeaborwa y sus colegas tiene que ser químicamente estable para permitir que el dispositivo sea lo bastante duradero. No debería degradarse mucho con el paso del tiempo. Debe durar al menos el doble que los materiales actuales y ser muy eficiente energéticamente. Las lámparas que se fabriquen con el nuevo material tienen que superar a las que hoy están en el mercado.

El equipo de Ntwaeaborwa ha dado un paso clave hacia esa meta al encontrar un compuesto químico que añadido a un material emisor de luz y seguro puede crear una luz mucho más brillante.

Para conseguir la mejora, Ntwaeaborwa y sus colegas añadieron sulfato al óxido de zinc dopado con cerio. Comprobaron que con esa adición la intensidad de la luz emitida se duplica.

Por sus características, si este nuevo material se utiliza en futuras lámparas, estas durarán mucho más que las convencionales.

El equipo de Ntwaeaborwa expone los detalles técnicos de su avance en la revista académica Journal of Luminescence, con el título “The role of sulfate ions on distinctive defect emissions in ZnO:Ce³⁺ nanophosphors – A study on the application in color display systems”.

Unos científicos han inventado un nuevo y asombroso método para almacenar de manera barata y duradera grandes cantidades de información recurriendo a la química.

Un equipo integrado, entre otros, por Amit A. Nagarkar y George Whitesides, ambos de la Universidad Harvard en Estados Unidos, ha ideado una técnica de almacenamiento de datos en formato digital que se basa en combinaciones de siete tintes fluorescentes disponibles en el mercado. Los tintes se aplican mediante una impresora de chorro de tinta y se leen con un microscopio que puede detectar las diferentes longitudes de onda de luz que emite cada tinte. A continuación, se descodifica el mensaje binario de las moléculas y este es convertido en texto, imágenes, vídeos o cualquier otra cosa que pueda almacenarse digitalmente.

En teoría, los datos pueden conservarse durante miles de años o más. La longevidad del almacenamiento molecular de datos es muy superior a la de los medios convencionales de almacenamiento digital de datos, como las unidades flash, los discos ópticos, las cintas magnéticas y los discos duros de ordenador. Algunos de estos medios de almacenamiento son además muy susceptibles de sufrir daños por el agua.

El nuevo método es de bajo coste y utiliza tecnologías comerciales existentes: la impresión por inyección de tinta y la microscopía de fluorescencia.

El método podría ser especialmente útil para información cuyo almacenamiento es vital por motivos legales (registros financieros y jurídicos, por ejemplo) y en casos en los que el almacenamiento a largo plazo resulta también crucial, como con los datos científicos, por ejemplo los recogidos durante misiones espaciales. La información almacenada en los tintes no es accesible vía internet, al menos de manera directa, lo que contribuye a evitar accesos no autorizados a ella. La grabación de la información es relativamente barata y su lectura posterior puede hacerse sin necesidad de que el microscopio esté diseñado especialmente para esta tarea. El mantenimiento de la información en su soporte no consume energía.

Las moléculas de tinte se dejan caer sobre una superficie de epoxi a la que se adhieren químicamente, fijando la información en su lugar. Para traducir los bits de información de los distintos tintes, los investigadores utilizaron un código estándar.

Cada número, letra, píxel u otra unidad de información de los datos que se desea almacenar está representado por un grupo de unos y ceros, dependiendo de la presencia o ausencia de cada tinte.

Un microscopio de fluorescencia detecta la presencia o ausencia de las moléculas de tinte. Sabiendo qué tintes hay, se puede descodificar el mensaje binario.

En la versión actual de pruebas del sistema, aún primitiva, la información puede leerse con una precisión del 99,6 por ciento. En una superficie de 7,2 por 7,2 milímetros, Nagarkar y sus colegas fueron capaces de escribir 1.407.542 bytes de información digital con los tintes.

El equipo de Nagarkar expone los detalles técnicos de su sistema en la revista académica ACS Central Science, bajo el título “Storing and Reading Information in Mixtures of Fluorescent Molecules”.

Los estados cotidianos y más conocidos del agua son el líquido, el vapor y el hielo normal. Sin embargo, dependiendo de las condiciones físicas, el agua puede formar más de una docena de estructuras diferentes. Unos científicos han conseguido crear y observar ahora otro estado adicional y muy llamativo: un hielo negro al que se ha calificado de “superiónico”.

El logro es obra del grupo de Vitali Prakapenka, de la Universidad de Chicago así como del equipo científico del APS (Advanced Photon Source), una gigantesca máquina del Laboratorio Nacional de Argonne en Estados Unidos para escanear la materia usando rayos X ultrabrillantes de un modo que en muy pocas instalaciones del mundo puede hacerse.

Este raro hielo negro se forma a temperaturas y presiones extremadamente altas, como las del interior de planetas como Neptuno y Urano. Anteriormente, el hielo superiónico solo se había vislumbrado en un breve instante cuando los científicos enviaban una onda de choque a través de una gota de agua, pero en el nuevo estudio, el equipo de Prakapenka encontró una forma de crear, mantener y examinar el hielo de forma fiable.

“Fue una sorpresa: todo el mundo pensaba que esta fase no aparecería hasta presiones mucho más altas”, confiesa Prakapenka. “Pero pudimos cartografiar con gran precisión las propiedades de este nuevo hielo, gracias a varias herramientas potentes”.

Tras ejecutar los primeros experimentos, Prakapenka observó lecturas de la estructura muy diferentes a las que esperaba. Pensó que algo había salido mal y que se había producido una reacción química no deseada, algo que suele ocurrir con el agua en este tipo de experimentos. Pero cuando dejaron de someter el material a las condiciones exóticas generadas con el APS, la muestra volvió a su estado original. Entonces quedó claro que se trataba de un cambio estructural reversible, no de una reacción química.

Acerca de las características del hielo negro superiónico, Prakapenka las explica así: “Imagina un cubo con átomos de oxígeno en las esquinas conectados por átomos de hidrógeno. Cuando se transforma en esta nueva fase superiónica, el entramado se expande, permitiendo que los átomos de hidrógeno migren alrededor mientras los átomos de oxígeno permanecen firmes en sus posiciones. Es algo así como una red sólida de oxígeno asentada en un océano de átomos de hidrógeno flotantes”.

Esto tiene consecuencias en el comportamiento del hielo: Se vuelve menos denso, pero significativamente más oscuro porque interactúa de manera diferente con la luz. Sin embargo, aún no se ha explorado toda la gama de propiedades químicas y físicas del hielo superiónico. “Es un nuevo estado de la materia, así que básicamente actúa como un nuevo material, y puede ser diferente de lo que pensábamos”, advierte Prakapenka.

Prakapenka y sus colegas detallan su experimento y sus observaciones del extraño hielo negro en la revista académica Nature Physics, bajo el título “Structure and properties of two superionic ice phases”. 

Con una densidad de almacenamiento diez mil veces mayor que la de los discos Blu-Ray, la nueva tecnología podría revolucionar el almacenamiento permanente de datos.

El nuevo sistema lo ha desarrollado el equipo de Yuhao Lei, de la Universidad de Southampton en el Reino Unido. Se trata de un método rápido y energéticamente eficiente, mediante escritura por láser, que se basa en nanoestructuras de alta densidad en vidrio de sílice. Estas diminutas estructuras pueden utilizarse para el almacenamiento óptico de datos a largo plazo en cinco dimensiones (5D). De ellas, dos dimensiones son ópticas y las otras tres son espaciales.

Los individuos y las organizaciones generan conjuntos de datos cada vez más grandes, lo que crea la necesidad imperiosa de formas más eficientes de almacenamiento de datos con una gran capacidad, un bajo consumo de energía y una larga vida útil, tal como enfatiza Lei. Mientras que los sistemas basados en la nube están diseñados más bien para datos temporales, Lei y sus colegas creen que el almacenamiento de datos 5D en vidrio podría ser útil para el almacenamiento de datos a largo plazo en archivos nacionales, museos, bibliotecas y otras entidades comparables.

Aunque el almacenamiento óptico de datos en 5D en materiales transparentes ya se ha demostrado anteriormente, lograr una escritura de datos lo bastante rápida y con una densidad suficiente para permitir aplicaciones prácticas ha resultado un reto. Para superar este obstáculo, el equipo de Lei empleó un láser capaz de emitir pulsos del orden del femtosegundo, con una alta tasa de repetición, para crear diminutas fosas que contenían una única estructura de apenas 500 por 50 nanómetros cada una.

Lei y sus colegas exponen los detalles técnicos de su nuevo sistema en la revista académica Optica, bajo el título “High speed ultrafast laser anisotropic nanostructuring by energy deposition control via near-field enhancement”.