Miembros del Grupo de Nanoestructuras Fonónicas y Fotónicas del Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2), grupo liderado por la profesora de la Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (Icrea) Clivia M. Sotomayor Torres, en colaboración con el Grupo de Cristales Fotónicos del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), han descrito "un nuevo material bidimensional capaz de eliminar calor, enfriando la superficie en la que se coloca sin ningún consumo de energía ni emisiones de gases de ningún tipo". El trabajo ha sido publicado en Small, con Juliana Jaramillo-Fernández, investigadora postdoctoral Marie Slodowska-Curie CoFund en el ICN2, como primera autora. Según informa la agencia SINC, "el material se inspira en el eficiente mecanismo de regulación de temperatura de la Tierra, llamado enfriamiento radiativo: aunque la Tierra se calienta por el Sol, también emite radiación infrarroja al espacio exterior, ya que este tipo de radiación no es capturada por la atmósfera". Los granos de arena de los desiertos -continúa SINC- se encuentran entre los principales responsables de este fenómeno, que mantiene estable la temperatura media de nuestro planeta siempre y cuando no consideremos la acción humana. Pues bien, el material propuesto se vale del mismo principio. Los investigadores han demostrado que es capaz de enfriar en hasta 14ºC una oblea de silicio bajo la luz directa del Sol, mientras que un vidrio común solo baja la temperatura 5ºC.
Matriz autoensamblada de esferas
El material está formado por una matriz autoensamblada de esferas de sílice de 8 µm de diámetro, como granos de arena un millón de veces más pequeños en volumen. Esta capa se comporta prácticamente como un emisor ideal de infrarrojos, proporcionando una potencia de enfriamiento radiativo de hasta 350 W/m2 para una superficie caliente, como por ejemplo un panel solar.
"Poniendo los datos en contexto -informa SINC-, esto podría eliminar la mitad del calor acumulado en un panel solar típico en un día claro, lo que sería suficiente para incrementar la eficiencia relativa de una celda solar en un 8%". Considerando la producción global de energía solar en 2017, este incremento de eficiencia representa suficiente energía para alimentar la ciudad de París durante un año entero.
Los investigadores han revelado el potencial de enfriamiento radiativo de los cristales autoensamblados, demostrando que es necesaria una única capa de microesferas para alcanzar el rendimiento óptimo. El nuevo material es seis veces más fino que los materiales de enfriamiento radiativo actuales y evita el uso de plásticos.
