Nomada Q : cristales

Hay dos cristales iguales? esa es la pregunta que incito al profesor de física Kenneth G. Libbrecht a realizar las primeras fotografías a escala necroscópica de miles de cristales que se forman cuando el agua cambia de estado liquido a solido.

Y cuyas caprichosas y simétricas estructuras de patrones minuciosamente elaborados podrian haber sido diseñadas por la inteligencia mas sofisticada y refinada producto de la evolución natural. Kenneth que compagina su pasión por la fotografía científica con su investigación en el California Institute of Technology (Caltech), donde realiza un interesante trabajo estudiando las propiedades dinámicas y moleculares de los cristales de agua en crecimiento.

Conocimientos que ha aplicado para desarrollar técnicas fotograficas desconocidas hasta ahora con las que ha catalogado millones de cristales, logrando capturar el mas mínimo detalle óptico de cada perfil y arista que definen el contorno concreto de un cristal. Y que en condiciones normales pasan desapercibidas a nuestros ojos, impidiendo que acceder a un universo casi mágico de formas simétricas y áureas que ha permanecido oculto habiendo desvelado Kenneth sus secretos y su notable influencia en diferentes campos científicos.

Autor de varios libros dedicados a diferentes aspectos relacionados con la estructura, composición o el comportamiento dependiendo del estado que presentan los cristales, interactuando con su entorno de manera especifica y a través de las que podemos comprender las diferentes sinergias y jerarquías que se establecen entre ellos.

LA SIMETRÍA AUREA DE LOS CRISTALES DE AGUA

La extensa colección de fotografías que se inicio como hobby se ha convertido en la actualidad en una muestra itinerante, con la que ha participado en exhibiciones en las que se han tratado aspectos que comprenden la divulgación cientifica, el arte, la historia o la geografía.

Fruto de esta intensa labor Kennet en colaboración con la escritora Rachel Wing que se ha encargado de la redacción de parte de los textos edito libro titulado The Snowflake: Winter’s Frozen Artistry. Donde Kenneth nos muestra sus habilidades y conocimientos con técnicas de análisis informático perfeccionada por el como la CCD, con la que es capaz de compilar grandes cantidades de información, generando una única imagen en alta resolución compuesta a partir de los datos de cien millones de fotografías tomadas desde diferentes ópticas y perspectivas.

Ademas de describirte con todo lujo detalles cuando es el momento mas exacto, ese instante justo donde el cristal presenta su forma mas óptima, y que es a una temperatura que oscila entre los 0 y los -10 grados Farenheit. Que es cuando los diminutos cristales a punto de congelarse conservan por unos escasos minutos su estructura original.

Aunque se pueden conseguir efectos similares con otro tipo de lentes Kenneth recomienda utilizar lentes macro, y una potente iluminación proyectada desde atrás utilizando luces con filtros de diferentes colores. Con la que se pueden conseguir interesantes variaciones y efectos en el resultado final de cada cristal fotografiado.

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Las fotografías de cristales de hielo que forman parte del proyecto cientifico fotográfico Snow Crystal nos enseña que en la naturaleza independientemente de la escala que observe no existen dos organismos moleculares idénticos aunque puedan parecer perfectos.

Utilizando tecnología destinada a cubrir las necesidades de energía de proyectos desarrollados en el espacio. Un equipo franco-alemán formado por técnicos de Instituto alemán Fraunhofer para Sistemas de Energía Solar, Soitec, CEA-Leti y el Centro Helmholtz de Berlín han conseguido en un plazo de cuatro meses aumentar la cantidad de energía capturada en un 1%.

Este resultado presentado en estos términos escaso, un resultado nimio. Pero si decimos que en los resultados de las primeras pruebas se obtuvieron registros de hasta un una célula solar con el 43,6% de eficiencia, la cifras modifican sustancialmente el contexto del anuncio.

Para lograr estas altas tasas aumentando hasta el 44,7% de eficiencia el consorcio dirigidos por el físico Frank Dimroth, utilizaron una tecnología patentada por ellos que recibe el nombre de células solares multiunión III-V. Originalmente desarrolladas para su uso en el espacio. Y que basan su potencial en su capacidad por captar la máxima cantidad de radiación que proyecta las longitudes del espectro de onda producida por los rayos ultravioleta hasta el infrarrojo, convirtiéndola en electricidad.

Estas células con las que se pretenden sustituir en un futuro a las que se emplean en la actualidad en la tecnología por concentración solar fotovoltaica (CPV). Emplean para su fabricación diferentes materiales semiconductores III-V como el silicio. Apiladas una encima de otra crean una tupida red formada por niveles de sub-celdas individuales que aumenta la captación absorbiendo diferentes longitudes de onda del espectro solar.

El próximo reto del equipo de investigadores es conseguir aumentar la tasa de eficiencia de hasta un 50%, con este objetivo esta trabajando en la mejora de materiales y su optimización estructural. En el que la multi-unión de obleas juega un papel central. Con esta tecnología, es posible conectar dos cristales semiconductores, elaborando la combinación óptima de semiconductores como para crear una arquitectura de producción solar mas eficiente.

Estos resultados evidencian el potencial de la tecnología CPV, de cara a la nueva generación de captadores solares compuestas por células multi-unión que precisando de menos espacio para ser operativos producen mas energia. Siendo fruto tres años de colaboración entre instituciones científicas y la contribución económica de la iniciativa privada.