En el proceso, ellos han anulado uno de los principios seculares de la física.
"Podemos mirar las ecuaciones de movimiento todo el día y no veremos esa posibilidad. A todos nos han enseñado que esto no sucede", dijo Rand, autor de un documento sobre el trabajo publicado en el Journal of Applied Physics. "Es una interacción muy extraña. Por eso ha sido pasada por alto durante más de 100 años. "
La luz tiene componentes eléctricos y magnéticos. Hasta ahora, los científicos pensaban que los efectos del campo magnético eran tan débiles que podían ser ignorados. Lo que Rand y sus colegas han descubierto es que, a una intensidad adecuada, cuando la luz viaja a través de un material que no conduce la electricidad, el campo de luz puede generar efectos magnéticos que son unas 100 millones de veces más fuerte de lo previsto. Bajo tales circunstancias, los efectos magnéticos desarrollan una fuerza equivalente a un potente efecto eléctrico.
"Esto podría conducir a un nuevo tipo de célula solar sin semiconductores, y sin la absorción que produzca la separación de cargas", explicaba Rand. "En las células solares , la luz entra en un material, y al ser absorbida produce calor. En este caso, esperamos tener una carga reducida de calor. En lugar de absorberse la luz, la energía se almacena en el momento magnético. Esta intensa magnetización puede ser inducida por la luz intensa y, en definitiva, capaz de proporcionar una fuente energética al condensador."
Lo que hace posible esto, es una marca previamente no detectada, de "rectificación óptica", dice William Fisher, estudiante de doctorado en física aplicada. En la rectificación óptica tradicional, el campo eléctrico de la luz origina una separación de la carga, o separación de las cargas positivas y negativas de un material. Esto crea, a su vez, una tensión, similar a la de una batería. Este efecto eléctrico había sido ya detectado sólo en los materiales cristalinos que poseían una cierta simetría.
Rand y Fisher han descubierto que bajo las circunstancias adecuadas y en otros tipos de materiales, el campo magnético de la luz también puede crear la rectificación óptica.
"Resulta que el campo magnético curva los electrones en forma de C y estos se mueven hacia adelante un poco cada vez", dijo Fisher. "Esa forma de C del movimiento de carga, genera tanto un dipolo eléctrico como uno magnético. Si somos capaces de crear muchos de ellos en una fila de una fibra larga, podemos crear una gran tensión, y extrayendo esa tensión, lo podemos utilizar como fuente de energía. "
La luz tendría que brillar a través de un material que no conduce la electricidad, como el cristal. Y ser enfocada con una intensidad de 10 millones de vatios por centímetro cuadrado. Pero la luz del sol no es tan intensa por sí misma, así que los nuevos materiales que se están buscando trabajarían con intensidades más bajas, añadió Fisher.
"En nuestro trabajo más reciente, se muestra que una luz incoherente, como la luz del sol, en teoría es casi tan eficaz produciendo la separación de cargas como es la luz láser", continuó.
Esta nueva técnica podría hacer más barata la energía solar, según los investigadores. Y predicen que con la mejora de los materiales se podría alcanzar un 10 por ciento de eficiencia en la conversión de energía solar en energía utilizable. Esto es el equivalente a las células solares comerciales de hoy día.
"Para fabricar las modernas células solares, uno tiene que hacer un extensivo procesamiento de semiconductores", agregó Fisher. "Pero con esto, todo lo que necesitamos son lentes para enfocar la luz y una fibra para guiarla. Y cristal para ambas cosas, que ya está hecho a granel, y no requiere mucho procesamiento. La cerámica transparente podría ser aún mejor."
En los experimentos para este verano, los investigadores trabajarán en el aprovechamiento de esta energía con luz láser y luego con la luz del sol.
El documento se titula, "Optically-induced charge separation and terahertz emission in unbiased dielectrics", y la universidad está llevando a cabo su patente.
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