Transferencia de energía resonante de una fuente a otra. /EPFL
Investigadores de la Escuela Politécnica Federal de Lausana (EPFL, Suiza) han cuestionado una ley de la física establecida hace más de 100 años: aseguran que se puede almacenar más energía electromagnética en sistemas de guía de ondas (esto es, cualquier estructura física que guía ondas electromagnéticas) de lo que se creía hasta ahora. El hallazgo, que acaba de ser publicado en Science, tendrá aplicaciones interesantes en medicina, telecomunicaciones y medio ambiente.
Los sistemas de resonancia y de guía de ondas están presentes en la gran mayoría de los sistemas ópticos y electrónicos (láseres, circuitos electrónicos, aparatos de diagnóstico médico) y su función es almacenar temporalmente energía en forma de ondas electromagnéticas y luego liberarlas. El problema es que, hasta este hallazgo, se pensaba que la capacidad de estos sistemas estaba limitada: el tiempo que una onda podía almacenarse era inversamente proporcional a su ancho de banda.
Mientras trabajaban en la ley fundamental, los científicos concibieron sistemas de resonancia y de guía de ondas capaces de almacenar energía durante un período prolongado manteniendo un amplio ancho de banda. Crearon un sistema híbrido de resonancia-guía de onda hecho de un material magneto-óptico que, cuando se aplica un campo magnético, es capaz de detener la onda y almacenarla durante un período prolongado, acumulando grandes cantidades de energía. De tal modo que, cuando se desconecta el campo magnético, se libera el impulso atrapado. Con tales sistemas asimétricos y no recíprocos, se hace posible almacenar una onda durante un período de tiempo muy largo, manteniendo, a la vez, un gran ancho de banda.
La ley de que el tiempo que una onda podía almacenarse era inversamente proporcional a su ancho de banda fue formulada por primera vez por K. S. Johnson en 1914, en Western Electric Company (el precursor de Bell Telephone Laboratories). El autor introdujo el concepto del factor Q, según el cual un resonador puede almacenar energía durante mucho tiempo o tener un amplio ancho de banda, pero no ambos al mismo tiempo. Aumentar el tiempo de almacenamiento significaba disminuir el ancho de banda, y viceversa. O lo que es lo mismo, un ancho de banda pequeño significa un rango limitado de frecuencias (o colores) y por lo tanto una cantidad limitada de datos.
Con esta nueva técnica, debería ser posible mejorar el proceso y almacenar grandes anchos de banda de datos durante períodos prolongados. Otras aplicaciones potenciales incluyen la espectroscopia mediante el uso de chips, el almacenamiento de energía, y el camuflaje óptico de banda ancha. El número de aplicaciones potenciales es casi infinito, dicen los investigadores.
Otra investigación relacionada con la energía que ha superado limitaciones del pasado es la creación del ansiado motor de plasma. Los reactores tradicionales utilizan una combinación de aire y combustible: al producirse la combustión, el aire caliente se expande y sale por la parte de atrás empujando el motor hacia delante. Utilizan la energía para generar campos electromagnéticos (en esencia, funcionan como un motor eléctrico) y convertir el gas en plasma, que se expande hacia la salida del tubo y genera un empuje. No precisan quemar combustibles fósiles, más allá de pequeñas cantidades de gas argón o algún elemento similar. Ahora, un equipo de científicos ha diseñado un sistema de nanopulsos que bombardea la mezcla de gas de manera rapidísima para que su conversión a plasma sea constante y homogénea. El hallazgo ha sido publicado en Journal of Physics Conference Series.