Un equipo de investigadores de la Universidad de Kyushu, en Japón, desarrolló un material cristalino capaz de transformar la luz visible del Sol en radiación ultravioleta (UV), un avance científico que podría reducir el uso de fuentes artificiales de luz ultravioleta en diversos procesos industriales y ambientales.
El hallazgo, publicado en la revista Nature Communications, representa un importante paso en el campo de la fotónica, ya que resuelve uno de los principales desafíos para aprovechar con mayor eficiencia la energía solar.
La tecnología se basa en un cristal de estado sólido que utiliza un proceso conocido como conversión ascendente de fotones, mediante el cual varios fotones de baja energía —como los de la luz visible— se combinan para producir un fotón de mayor energía en el espectro ultravioleta.
Hasta ahora, este fenómeno se había logrado con mejores resultados en materiales líquidos, donde las moléculas tienen mayor movilidad para intercambiar energía. Sin embargo, en los materiales sólidos las moléculas permanecen prácticamente inmóviles, lo que provoca pérdidas de energía y disminuye considerablemente la eficiencia del proceso.
Para superar ese obstáculo, los científicos diseñaron una nueva estructura molecular incorporando cadenas de alquilo alrededor del núcleo del cristal. Esta configuración mantiene una separación adecuada entre las moléculas, reduce la disipación de energía y facilita una transferencia energética mucho más eficiente.
Durante las pruebas, el nuevo material alcanzó la mayor eficiencia registrada hasta ahora para este tipo de cristales sólidos trabajando con intensidades de luz similares a la radiación solar natural. Además, el sistema funciona sin necesidad de utilizar potentes láseres, una de las principales limitantes que impedían su aplicación fuera de los laboratorios.
Los investigadores también descubrieron que fabricar el cristal mediante un proceso de cristalización más lento mejora la organización molecular del material, permitiendo que la conversión de la luz ocurra con un menor consumo energético.
El avance abre un amplio abanico de aplicaciones. Entre ellas destacan la producción de hidrógeno limpio mediante fotocatálisis, la purificación del aire y del agua, la descontaminación ambiental, la fabricación de materiales avanzados, la impresión 3D mediante curado de resinas y diversos procesos químicos que actualmente requieren lámparas de luz ultravioleta de alto consumo eléctrico.
Los especialistas consideran que, si esta tecnología logra escalarse para su producción industrial, podría convertirse en una herramienta clave para aprovechar una mayor proporción de la energía solar y acelerar el desarrollo de procesos más eficientes, económicos y sostenibles.
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