Radiación térmica independiente de la temperatura

Por Francisco R. Villatoro, el 30 diciembre, 2019. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticias • Physics • Science • Termodinámica ✎ 9

Los objetos más calientes son más brillantes, dado que la radiación térmica de un cuerpo caliente crece con la temperatura siguiendo la ley de Stefan–Boltzmann. Se publica en PNAS que la emisión térmica de películas delgadas de niquelato de samario de ∼220 nm de grosor es independiente de la temperatura; aunque solo en un rango de ∼30 °C centrado alrededor de ∼120 °C. En dicho rango de temperaturas se podrían usar para controlar la visibilidad de objetos en cámaras infrarrojas y para el control de la transferencia térmica. Futuros estudios tendrán que encontrar otros materiales con esta propiedad pero a temperaturas más bajas.

La potencia térmica total emitida por un cuerpo negro es 𝑃 = 𝐴 𝜀(𝑇) 𝜎 𝑇4, donde 𝐴 es el área de la superficie, 𝜀(𝜆, 𝑇) es la emisividad espectral, 𝜆 es la longitud de onda emitida, 𝑇 es la temperatura y 𝜎 es la constante de Stefan–Boltzmann. El secreto de que una película de SmNiO3 sea un emisor térmico de diferencial nula (ZDTE, por Zero-Differential Thermal Emitter), es decir, con 𝜕𝑃/𝜕𝑇 = 0, es que, en cierto rango de temperaturas, 𝜀(𝜆, 𝑇) = 𝛾 𝑇−4, donde 𝛾 es una constante. Este material cuántico fuertemente correlacionado presenta una transición de fase aislante-a-metal (IMT) sin histéresis; gracias a ello su emisividad depende fuertemente de la temperatura.

El artículo es Alireza Shahsafi, Patrick Roney, …, Mikhail A. Kats, “Temperature-independent thermal radiation,” PNAS 116: 26402-26406 (26 Dec 2019), doi: https://doi.org/10.1073/pnas.1911244116arXiv:1902.00252 [physics.optics] (01 Feb 2019).

Se han comparado dos sustratos para la película de SmNiO3, zafiro (ZDTE-1) y LaAlO3 (ZDTE-2), con resultados similares. Como se observa en la parte izquierda de la figura, la derivada de la potencia casi se anula, con lo que solo se logra una radiación térmica casi independiente de la temperatura, como se muestra en la parte derecha de la figura.

Esta figura muestra imágenes mediante una cámara infrarroja de diferentes materiales conforme la temperatura crece desde 100 ºC hasta 140 ºC. Como cuerpo negro (primera fila) se ha usado un bosque de nanotubos de carbono de 0.1 mm de altura colocados en vertical sobre un sustrato (LCMF, 11 Feb 2008). Los resultados son espectaculares, aunque como se observan para temperaturas alrededor de 120 ºC sus aplicaciones prácticas son escasas.



9 Comentarios

  1. Alucinante. Si te lo cuentan en una novela de ciencia ficción sin saber esto, te descojonas de lo “poco realista” del fenómeno…

    Esto demuestra que hay muchas cosas sorprendentes todavía por descubrir.

  2. esta noticia de la mula francis se basa en un articulo https://doi.org/10.1073/pnas.1911244116, arXiv:1902.00252 [physics.optics] (01 Feb 2019), del que no puedo opinar, ya que tengo que pagar si quiero leerlo, luego lo que me conteis no lo puedo verificar, todo lo que mandais en en la mula francis, esta obtenido de articulos cientificos que copiais de revistas cientificas que vosotros podeis condultar y yo no.
    Por lo tanto no puedo estudiar y verificar lo que buenamente nos mandais,
    asi es muy facil escribir articulos, copiando los trabajos de otros cientificos, vosotros no haceis ciencia, solo copiais la ciencia creada por otros, yo no puedo leer y tratar de reflexionar.

    gracias de vuestra atencion.

    1. Juanjo: ¿Así o más negativo? El trabajo de Francis es de una gran calidad…y las horas que le dedica. ¿Y tú qué haces por la ciencia?

  3. Atención es lo mínimo que deberías poner de tu parte antes de soltar una parrafada gratuita de ese calibre.

    ¡Pero si incluso has copiado y pegado el texto sin darte cuenta de que son 2 enlaces ! ! !

    Menuda capacidad de “verificación”. Sin acritud. Y mis disculpas, si de algo valen.
    Es que no salgo de mi asombro. Increíble.

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Por Francisco R. Villatoro, publicado el 30 diciembre, 2019
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