Mejoras en celdas solares por optica no lineal





Científicos alemanes han incrementado la frecuencia de la luz proveniente del Sol, creando luz azul de luz verde. La así llamada conversión hacia arriba es hecha comúnmente con láseres, pero nunca antes con rayos aleatorios provenientes del Sol. El proceso, descrito en Physical Review Letters el 6 de Octubre, podría beneficiar a latecnología de energía solar, ya que permitiría el reciclaje de luz solar de baja frecuenciaa rangos de frecuencia más alta, donde algunos paneles solares son más sensibles.

Muchos materiales naturales exhiben fluorescencia en la que convierten luz hacia abajo,es decir, bajan su frecuencia. La conversión hacia arriba es más extraña, requiriendo quedos o más fotones de baja frecuencia sean absorbidos por una sola molécula. La energíacombinada de ambos fotones “empuja” a uno de los electrones de la molécula hacia unnivel de energía más alto, y luego cae a su estado base, emitiendo un solo fotón de altafrecuencia con el doble de la energía de los incidentes. Esta absorción múltiple debe ocurrir casi simultáneamente, por ello es que el proceso requiere de una alta densidad de fotones. Sólo los láseres pueden producir la intensidad necesaria, aproximadamente un millón de veces mayor que la de la luz solar, dice Stanislav Baluschev, del Instituto Max Planck de Investigación de Polímeros en Mainz, Alemania.

Baluschev y sus colegas han desarrollado una técnica alternativa para la conversiónhacia arriba que puede funcionar para intensidades de luz mucho menores. En vez de sumar fotones en una sola molécula, los investigadores usan dos moléculas, cada una de las cuales almacena la energía correspondiente a un fotón, para después sumarlas. En trabajos anteriores, el equipo había mostrado que este proceso funciona con luz proveniente de un láser, pero ahora lo han optimizado para fuentes de luz ordinarias y aleatorias. En una demostración con luz del Sol, que fue despojada de todas sus frecuencias, salvo la correspondiente al color verde y concentrada hasta que su intensidad fue 100 veces más que la normal, los investigadores registraron un rayo de luz azul en su líquido convertidor hacia arriba.

Para lograr esto, el equipo combinó en una solución un sensitizador (un compuesto capaz de emitir luz luego de haber recibido energía de una molécula previamente excitada en una reacción química) que absorbía longitudes de onda verdes con un polímero emisor de longitudes de onda azules. El sensitizador era una molécula con forma de aro con un átomo de paladio en el centro, para que lograra contener la energía
absorbida de un fotón en un estado excitado de larga duración, llamado triplete. A través
de un proceso poco comprendido, algunos de estos tripletes sensitizadores pueden transferir su energía a las moléculas emisoras, y generando así tripletes emisores de aún más larga duración. “Viven cerca de 5 milisegundos, lo que es una eternidad comparado con otros estados excitados,” dice Baluschev. Si dos de estos tripletes emisores interactúan entre sí en la solución, un triplete puede robar la energía del otro para elevar a sus electrones a un estado doblemente excitado. Desde allí, el emisor vuelve a su estado base emitiendo un fotón azul. En efecto, la energía de dos fotones es sumada con la ayuda de estos intermediarios moleculares.

Los investigadores han determinado que la eficiencia máxima de su sistema es del 1% (un fotón azul por cada 100 fotones verdes que lleguen). Esto puede parecer poco, pero las celdas solares son sensibles a sólo una porción del espectro del Sol. Así, la conversión hacia arriba podría capturar fotones inútiles y hacerlos útiles. “Es un nuevo canal para capturar la energía proveniente del Sol”, dice Panagiotis Kievanidis, de la Universidad de Cambridge, Inglaterra. Jan Goldschmidt, del Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar en Freiburg, Alemania, está de acuerdo, pero dice que llevar luz de verde a azul sólo beneficia a ciertos paneles solares orgánicos. “Para ser relevante
para la tecnología dominante de los paneles solares, a base de silicona, el rango de absorción debe ser desplazado hacia el infrarrojo,” dice. Baluschev y su equipo actualmente están trabajando en crear otras combinaciones de moléculas que puedan convertir frecuencias menores hacia arriba.

Cómo evitar confusiones con el concepto de fuerza centrífuga

Es bien sabido por los profesores que enseñan mecánica en cursos introductorios que el tema de movimiento circular y en particular el uso del término "fuerza centrífuga'' es causa de confusiones por parte de los alumnos, quizá por la forma en que ha sido tratado en la secundaria y en textos de divulgación.

Se habla de "fuerza centrífuga'' con al menos tres significados, como se ejemplifica a continuación:

a) Cuando una piedra atada al extremo de un cordel describe un movimiento circular uniforme, de tal manera que la fuerza que ejerce la Tierra sobre la piedra sea despreciable comparada con la que el cordel ejerce sobre la piedra, se llama "fuerza centrífuga'' a la fuerza con que la piedra tira del cordel. En otras palabras la piedra tira del cordel con fuerza de igual magnitud y sentido contrario a la fuerza con que el cordel tira de la piedra (fuerza centrípeta). En esta acepción, centrípeta y centrífuga se refieren a acción y reacción y por tanto se aplican a objetos diferentes: a la piedra y al cordel. El propio Huygens, se refierio a la fuerza centrífuga en esta forma.

b) Un observador en un sistema de referencia rotatorio, como por ejemplo una hormiga sobre la piedra del ejemplo antes mencionado, que la ve en reposo, infiere que la fuerza neta sobre la piedra debe ser nula y por tanto, "piensa" la hormiga, la fuerza con que el cordel tira de la piedra hacia el centro (fuerza centrípeta) debe estar equilibrada por una "fuerza centrífuga''. Esta fuerza inventada por la hormiga corresponde a las llamadas pseudofuerzas o fuerzas ficticias. Con este invento de la hormiga se salva la segunda ley de Newton en su marco de referencia rotatorio, mas no la tercera ley, ya que esta "fuerza centrífuga'' NO corresponde a interacción alguna.

c) Desafortunadamente, también encontramos en la literatura que un cuerpo que describe movimiento circular está sujeto a dos fuezas que se equilibran: la centrípeta y "la centrífuga'', en este último caso se trata de una tontería. De acuerdo a la Mecánica newtoniana, si la fuerza neta es nula el movimiento sería rectilíneo uniforme y no circular. Posiblemente detrás de esto, está la concepción prenewtoniana de que el movimiento circular uniforme es un movimiento "natural'' y por tanto no se requiere de una fuerza no equilibrada sobre el objeto que describe dicho movimiento.

Tomando en cuenta todo lo anterior, creemos que es preferible evitar el uso de los términos "fuerza centrífuga'' y "fuerza centrípeta'' (ya que parece que invariablemente asocian un término al otro) en particular en los cursos de física del nivel medio y medio superior, y referirse únicamente a la fuerza neta (o resultante) que apunta hacia la concavidad en una trayectoria curva o hacia el centro para el caso de un movimiento circular uniforme. En todo caso, de ser necesario, se puede hablar de un "efecto centrífugo'', en vez de hablar de "fuerza centrífuga'' por todas las confusiones y equivocaciones a que da lugar.

Este post esta basado en el texto de Juan Américo González Menéndez, en el Bolentin de la Sociedad Mexicana de Fisica.

Preguntas para pensar
1) En las carreteras, cuando hay una curva los ingenieros construyen un peralte. ¿Cuál es la función del peralte?
2) Hay libros y películas de ciencia que afirman que los giros de una nave espacial pueden producir gravedad artificial. ¿Tiene alguna base la "gravedad artificial" de las naves que giran en torno a un eje?


Enlaces de interes
La física detrás de la bola de la muerte
3 asombrosos videos callejeros para aprender sobre la fuerza centrípeta
Sin océanos el ecuador, si la Tierra deja de girar – un mapa

Ondas y burbujas en una gran bola de agua.

En este video se muestra un experimento en micro gravedad, casi cero. Consiste de tres experimentos:

1) Someter a una burbuja de agua a flujos de aire superficiales.

2) Crear burbujas de aire dentro de la bola de agua.

3) Observar la acción de una pastilla efervescente al disolverse dentro de la esfera liquida.



¿Por qué pasa esto?
Dado que no hay fuerzas externas, las moléculas de agua se mantienen juntas, de modo que la mayor cantidad de ellas ocupen el volumen mínimo. Esto lo consiguen al adoptar el formato de una esfera.

Cuando se obtiene la bola de agua se pueden crear ondas superficiales por medio de un chorro de aire. Es de especial interese observar la traslación de la perturbación en la esfera, como se trasmite la onda en el líquido.

La siguiente experiencia consiste en inyectar aire en la esfera. De tal modo, se logran capas de esferas y esferas dentro de otras bolas. El video muestra como pequeñas esferas chocan elásticamente contra otras en una hermosa dinámica.

El último experimento es introducir en la bola de agua una pastilla efervescente. Se aprecia la dinámica de la creación de las burbujas y la fuerza de la tensión superficial para sostener una esfera, que parece por momentos a punto de estallar por todo el laboratorio en órbita.

Preguntas para pensar:

1) ¿Cómo afecta (positiva o negativamente) la gravedad a la forma de la burbuja de agua o alguna otra esfera?

2) El chorro de aire crea una perturbación superficial y viaja varias de un extremo a otro de la esfera. ¿Este efecto como puede ser útil para algún científico que estudia meteorología o fenómenos en la superficie de los planetas? Piense en grandes efectos atmosféricos.

Enlaces de interés:
Video: Los Boomerang Funcionan En Graveda Cero
¿A Qué Huele el Espacio y el Universo?
20 efectos a la salud causados por la ausencia de gravedad

Demostraciones de prácticas de física

Encontramos esta interesante página:

http://www.fas.harvard.edu/~scdiroff/lds/demotoc.html

Donde se pueden encontrar muchas prácticas demostrativas de física, para nivel bachillerato y nivel licenciatura. La página se encuentra muy bien organizada por categorías y tiene un formato de practicarlo. Por otro lado, se encuentra redactada en ingles; esperamos pronto encontrar un sitio similar en redactado en español.

boletin de la SMF

La Sociedad Mexicana de Física, conocida por sus siglas SMF, cuenta con un boletín mensual. En tal publicación se pueden encontrar fechas y reseñas de eventos importantes de la comunidad de físicos en México. Además, cuanta con reflexiones, divertimentos, biografías de físicos importantes, entre otras interesantes secciones. Lamentablemente, el boletín no cuenta con una edición electrónica actualizada.

La dirección de la edicion electrónica del boletín de la SMF es:

http://www.smf.mx/boletin/indice.html

Video Cómo se fabrican los lentes de contacto y de gafas

Te haz preguntado cómo es que se fabrican los lentes de contacto.  En este video se da una explicación completa del proceso.



Mientras que las lentes para las gafas se hacen asi:



Hace algunos años las las gafas solamente eran fabricadas con vidrios pesados, la incorporación de plásticos mucho más ligeros permitió que las lentes fueran más cómodas para usarse. Por otro lado, existe la propuesta de fabricar gafas ajustables en bolsitas de agua. Con todo, lo que hoy se estila es una operación refractiva. Sin embargo, esa es otra historia para el blog. 


Enorme colección de ilusiones ópticas


En el blog amazingillusions podrás encontrar exclusivamente preciosas ilusiones ópticas (fotos, videos, dibujos, etc).
 

La imagen que ilustra este post la encontré en tal sitio, se crea un ilusión de movimiento de una onda.
 

Todas la ilusiones ópticas emplean la perspectiva para crear efectos de profundidad, textura e incluso tamaño. Es más cualquier pintura que imite la realidad, es una ilusión óptica

Preguntas para pensar

1) ¿Desde cuando se conocen las ilusiones ópticas?
2) ¿En la naturaleza existen ilusiones ópticas?



Enlaces relacionados
Presentación de ilusiones ópticas

Ilusión en un simple experimento de física

La Ilusión óptica con 200 papelitos que el viento se llevó (video y comentario)

Cuando la percepción te engaña, y te gusta

Ilusión óptica de la “Deformación” de aspas de avión

Ilusión óptica: la importancia de las fronteras

Cómo resolver problemas de fisica

Esta informacion tambien la puedes encontrar en:


http://www.astro.puc.cl/%7Eaclocchi/como/como.html


Al enfrentar un problema de Física es importante tener en cuenta dos cosas.

Primero: casi todos los problemas que vas a encontrar en un curso de física pueden ser representados por un dibujo. La mayor parte de las veces, este dibujo contendrá o sugerirá la solución del problema.

Segundo: El texto de física y los apuntes de clases contendrán muchas ecuaciones (fórmulas), pero tú debes tratar de entender las Leyes Naturales más amplias para poder adquirir la visión general de la física. La mayor parte de las ecuaciones de la física son combinaciones de leyes generales.

La siguiente, es una aproximación a receta para enfrentar la resolución de un problema de física. Aunque ésta es tan solo una de las formas posibles de encarar la solución de problemas, algunos de sus elementos te podrían ser de utilidad.

1.- Lee el problema. Debes leer el problema incluso antes de haber leído el capítulo o sección del libro a la que el problema pertenece o los apuntes de clase donde está el tema relacionado al problema. Busca el significado de los términos que no conoces. Si no entiendes el significado de un término ...... ¿esperas, realmente, entender el problema?

2.- Haz un dibujo del problema. Incluso un dibujo simple y rudimentario puede ser de gran ayuda. Un dibujo realmente bueno debería incluir lo siguiente:

Un título que identifica la cantidad o incógnita que estás buscando en este problema.

Títulos que identifican los parámetros o variables de las cuales depende la incógnita que estás tratando de encontrar y que son dadas como datos. Anota los valores de estos parámetros o variables en el dibujo.

Identifica y anota cualquier parámetro o variable desconocido que debas calcular en el camino, u obtener de otra manera del texto, para poder calcular tu incógnita final.

Siempre anota las unidades de medida de todas las cantidades que usarás en el problema. Si el dibujo es un gráfico, asegúrate de anotar las unidades y la escala (marcas) en ambos ejes.

3.- Encuentra la (o las) ecuación que relaciona los distintos parámetros y variables del problema con las incógnitas que estás tratando de encontrar. En general, el diagrama va a sugerir cuales son ecuaciones que debes aplicar.

En algunos casos, puede ser necesario extraer información adicional del enunciado del problema antes de definir las ecuaciones apropiadas. Esto es generalmente cierto en aquellos casos en que la solución del problema debe ser encontrada indirectamente a partir de los datos dados.

4.- Cuando tengas claridad de las ecuaciones que vas a utilizar: ¡ anótalas ¡, aunque te parezca innecesario. Si las registras en cada problema que resuelves....... terminarás aprendiéndolas sin tener que recurrir a apuntes cada vez que las necesites.

5.- Calcula la solución haciendo todos los pasos posibles sin reemplazar las variables y parámetros por sus valores numéricos. Este camino se llama el método formal, o algebráico. Se sugiere, fuertemente, para problemas sencillos y es el más indicado para problemas largos y complicados.

6.- Repite el cálculo usando los valores numéricos desde el principio, de manera que los diferentes pasos te irán proporcionando valores numéricos intermedios. Este método tiene como desventaja que, dada la mayor cantidad de cálculos involucrados, es más probable que se cometan errores numéricos, provenientes de posibles aproximaciones que habrás hecho. Tiene la ventaja de que verás como la parte numérica del problema progresa en los diferentes pasos, y como los órdenes de magnitud se combinan para llegar a la respuesta final. A veces, es más fácil encontrar dónde se puede haber cometido un error siguiendo este método, cuando números inverosímiles aparecen en algún paso.

7.- Haz una crítica de tu solución para ver si tiene sentido. Compara ésta solución con la de otros problemas similares que puedas haber resuelto, o pueda haber como ejemplos en el texto o los apuntes de clase. Muchas veces es posible hacer un control independiente simplemente haciendo un cálculo aproximado. Un cálculo aproximado debe dar una respuesta similar a la del cálculo más preciso. Si las respuestas difieren obviamente, esto será indicación de que hay un error en alguno de los caminos.

8.- Controla las unidades del resultado. Esto es fundamental. Las unidades del resultado, luego de combinar todas las variables, parámetros y constantes que entren en las ecuaciones, tienen que ser las que se espera que la incógnita posea. Este control te ayudará a desarrollar tu intuición física acerca de lo que es una solución correcta. Esta intuición te será extremadamente útil en otros problemas y, en particular, en los exámenes. Por ejemplo: Si estás calculando una distancia, el resultado tiene que estar en unidades de longitud. No podría darse en unidades de tiempo o masa o cualquier otra.

9.- Interpreta el resultado. Redacta la respuesta del problema de tal forma que cualquier persona (especialmente tú mismo) pueda encontrar la coherencia existente entre el enunciado del problema y su solución.

10.- Si tienes tiempo, repite la solución haciéndola más rápido. En las pruebas o exámenes vas a tener que resolver problemas con la presión de tener un límite de tiempo. Esta clase de "entrenamiento" podría ser de utilidad para mejorar tus calificaciones.

Un excelente ejercicio es volver a revisar las soluciones de los problemas luego de un cierto tiempo (unos pocos días). Debería serte posible leer la solución y entenderla sin hacer ninguna referencia al texto o los apuntes de clases. Por lo tanto, la solución debería incluir una descripción de los pasos, los objetivos buscados con cada uno de ellos y los principios que se aplicaron. Estas notas y explicaciones, que podrían ser incluso substancialmente más extensas que las propias ecuaciones y derivaciones estrictamente necesarias para la resolución del problema, te serán de mucha utilidad en el momento de repasar el material para una prueba o examen. Más importante todavía, el proceso de elaboración de las explicaciones al problema te dará la seguridad de que no has pasado por alto ninguna información esencial para comprender el problema.

Servidores de Matlab en la WWW

Recientemente encontré un articulo donde se describe la fusión de un servidor con el programa Matlab que interaccionaba con una pagina Web dinámica.

Me resulta interesante que existan este tipo de aplicaciones en la red, que sean gratitas y que muchas personas que no tienen el dinero para comprar una licencia de Matlab, además, de que no quieren acceder a la tentación de la piratería, puedan realizar sus cálculos de modo rápido e eficaz por medio de este poderoso programa.

Poster para PolyMex


Este el póster presentado para el congreso PolyMex 2006:

Z-SCAN ANALYSIS OF THIRD-ORDER OPTICAL NONLINEARITY OF LIQUID CRYSTALLINE AZO-POLYMER (RED-PEGM-3) DOPED CATALYST-FREE SONOGEL


Third-order non-linear optical effects, like nonlinear absorption and nonlinear refraction were studied in a novel synthesized liquid crystalline azobenzene compound bearing oligo(ethylene glycol) segments (RED-PEGM-3). This molecular structure was successfully implanted within a pure SiO2 matrix in order to improve their mechanical and thermal stability, as well as its laser damage threshold. The highly transparent silica glass was synthesized by means of a novel catalyst-free sol-gel method, induced by ultrasonic irradiation (sonolysis). The obtained hybrid mixture (sol-suspension) was suitable to fabricate organic-inorganic film layers by the spin-coating method. After drying, the hybrid sonogel layers were characterized using the Z-scan method, allowing the evaluation of the non-linear absorption and refraction parameters, results were compared with those obtained with standard Disperse Red 1 based sonogels and a pure reference sample. The aim of this research is to develop efficient nonlinear optical devices adopting the wave-guided format for optoelectronics and photonics prototypes.

Cómo funciona un disco duro de computadora.

En este video se muestra y se explica el funcionamiento de un disco duro de una computadora. Es interesante ver que la aguja lectora del disco no se mueve continuamente para scannear la superficie del disco, además que su movimiento es tan rápido que no lo podemos percibir con los ojos.

Cómo funciona un tubo fluorescente

Los tubos fluorescentes son muy utilizados porque permiten ahorrar energía. Consisten tubos de vidrio que contienen en pequeñas cantidades de gas, los átomos son excitados por medio de pequeñas corrientes eléctricas, las que provocan que los átomos emiten luz ultravioleta, la cual no podemos detectar con nuestros ojo. Pero, cuando estos fotones alcanzan el recubrimiento blanco de las lámparas, se reconvierten los fotones y se emiten otros, los que se perciben en como luz blanca. El video muestra con una excelente animación este aparato.

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