Rayos láser pueden enfriar líquido por la primera vez

La técnica, que logró bajar la temperatura de un líquido en 20 grados centígrados, podría algún día usarse para tareas diarias como refrigerar agua.

Es cierto que los láseres se utilizan a menudo como implementos de calefacción, pero un uso menos común es el enfriamiento de gases y cristales. Ahora, por primera vez, un equipo de investigadores ha utilizado un láser infrarrojo para enfriar líquido por unos 20 grados Celsius o centígrados (36 grados Fahrenheit).

El estudio, dirigido por Paden Roder, de la Universidad de Washington, ha sido publicado en las Actas de la Academia Nacional de Ciencias (Proceedings of the National Academy of Sciences), y se puede ver en arXiv.

"Este es el primer ejemplo de un rayo láser que refrigera líquidos, incluyendo el agua, en condiciones cotidianas", dijo el autor principal, Peter Pauzauskie, profesor de ciencias materiales e ingeniería.

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El nanocristal brilla al tiempo que enfría y es visible al ojo humano.

Dennis Wise / University of Washington

"Fue realmente una pregunta abierta sobre si esto se podría hacer, ya que normalmente el agua se calienta cuando se ilumina".

Enfriar el agua implica el uso de un láser infrarrojo cambiado a azul y un nanocristal en una gota de agua. Estos fotones azules en diferido son absorbidos por los átomos en el cristal, que entonces se excitan. Cuando el átomo libera el fotón, es a un nivel de energía más alto que el fotón que entró. Esto hace que el calor se vaya, enfriando efectivamente el cristal y el agua a su alrededor.

A medida que el cristal se enfría, la energía del calor que se escapa se ilumina de color rojizo-verde.

"El verdadero reto del proyecto fue la construcción de un instrumento y la elaboración de un método capaz de determinar la temperatura de estos nanocristales utilizando el mismo tipo de luz que se utilizó para atraparlos", explicó Roder.

Esta investigación y la capacidad de enfriar con precisión un área pequeña tienen varias aplicaciones potenciales. Se puede aplicar a los microprocesadores para evitar el sobrecalentamiento. Podría ser utilizado para enfriar, y por lo tanto silenciar sin dañar una sola neurona, de modo que los investigadores pueden observar cómo el cerebro se comporta sin llegar a dañar el cerebro en sí.

También podría ser usado para frenar una parte de una célula a medida que se divide o se autorrepara para que el proceso pueda ser examinado más a fondo.

"Hay un gran interés en cómo las células se dividen y cómo las moléculas y enzimas funcionan, y nunca antes ha sido posible refrigerarlos para estudiar sus propiedades", dijo Pauzauskie. "El uso de enfriamiento por láser podría hacer posible preparar películas en cámara lenta de la vida en acción. Y la ventaja es que no tienes que enfriar toda la célula, lo que podría acabar con ésta o bien alterar su comportamiento".

La tecnología también podría ser utilizada para crear láseres de fabricación de mayor potencia, que no son posibles con la tecnología actual debido a que tienden a sobrecalentarse y fundirse. Pero primero, el equipo tiene que trabajar en el perfeccionamiento del proceso, comenzando con la mejora de su eficiencia. En su forma actual, se utiliza una gran cantidad de energía.

"Pocas personas han pensado en cómo podrían utilizar esta tecnología para resolver problemas porque el uso de rayos láser para refrigerar líquidos no ha sido posible antes", dijo Pauzauskie. "Estamos interesados en las ideas de otros científicos o de otras compañías para ver cómo esto podría afectar su investigación básica o bien sus resultados financieros".

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