Polímero con platino, Mayor rendimiento = + Energia.

Investigadores del Instituto de Investigación de Polímeros Max Planck de Mainz (Alemania) han conseguido un polímero, con platino, que transforma dos fotones verdes en uno azul. En este caso el nombre del centro de investigación le viene como anillo al dedo a lo que han hecho (Instituto Max Planck).

La fórmula de Planck, aquella que dio origen a la teoría de los cuantos y, en consecuencia, a la [/Mecánica Cuántica/] nos dice que la energía que lleva un fotón es proporcional a su frecuencia:

E=h f

E= Energía, h = una constante, llamada constante de Planck y f la frecuencia.

Tal como ya hemos dicho en otras ocasiones, el color de la luz está relacionado con la frecuencia de sus fotones. La luz roja es de baja frecuencia (poco energética) y la azul es de mucha mayor frecuencia y, por tanto, más energética.

En una célula fotovoltaica lo que ocurre [/grosso modo/] es que un fotón arranca electrones a un cierto material. Esos electrones producen electricidad. Esencialmente esto es el efecto fotoeléctrico por cuya explicación Albert Einstein recibió el Premio Nobel. El efecto se conocía (al aplicar luz ultravioleta a ciertos metales—por ejemplo selenio–se producía electricidad. Hay que considerar, que es luz ultravioleta, con fotones mucho más energéticos que el azul. Las fórmulas del comportamiento se conocían. La ecuación de Planck existía. Lo que hizo Einstein fue explicar que el fenómeno era debido a que la luz era corpuscular—cada “corpúsculo” después se llamó fotón.)

Es muy intuitivo pensar que los fotones más energéticos son capaces de arrancar más electrones y, por lo tanto, de producir más electricidad.

Es más, los menos energéticos llegan a no ser capaces de arrancar ningún electrón y no se produce ninguna electricidad. Por lo tanto, la electricidad producida es proporcional a la frecuencia pero n de un modo lineal; por ejemplo, hay un umbral mínimo por debajo del cual no hay desprendimiento de electrones.

El rendimiento de las células fotovoltaicas podría aumentar considerablemente si la luz de baja frecuencia (por ejemplo la verde) pudiera transformarse en azul.

Pero cambiar el color de la luz no es tarea sencilla, aunque es teóricamente posible. Por ejemplo, podríamos sumar la energía de dos fotones verdes para dar uno azul. Si lográsemos eso, el rendimiento de las células fotovoltaicas podría aumentar porque el fotón azul es capaz de desprender electrones con mucha más facilidad que el verde.

Pues eso es lo que han conseguido en el Instituto Max Planck con un polímero; mejor dicho con dos: uno que recibe los dos fotones verdes y otro que emite un fotón azul.

El primer polímero (el receptor) lleva platino: “platinum octaethyl porphyrin” y la segunda, la que emite la luz azul es [{“diphenylanthracene” http://en.wikipedia.org/wiki/9,10-diphenylanthracene}] (Dejo los nombres de las moléculas sin traducir, en inglés; por la sencilla razón de que no me atrevo a hacer una traducción correcta.)

Cuando dos fotones verdes de la luz “blanca” que nos llega del sol son capturados por la primera molécula, sus energías se combinan: se crea un fotón de mayor energía (de color azul) y la segunda molécula la emite. Ni que decir tiene que la energía del fotón azul es igual o menor que la suma de las de los dos fotones verdes.

(En la imagen, lo verde es octaethyl porfirine, lo rojo las moléculas de platino y lo azul las moléculas de diphenylanthracene).

El dibujo es muy claro: si entran dos fotones verdes separados por el tiempo correcto, las energías de los ambos se fusionan y el “emisor” (azul) emite un fotón azul.

De este modo logramos convertir la luz verde en luz azul, y con ello se espera aumentar el rendimiento de las las células fotovoltaicas, ¡que falta nos hace!