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La naturaleza sigue ense\u00f1\u00e1ndonos y ayud\u00e1ndonos a desarrollar mejores tecnolog\u00edas. Esta vez, las luces de LEDs copian la eficiencia de las luci\u00e9rnagas. Investigadores de B\u00e9lgica, Francia y Canad\u00e1 estudiaron la estructura interna de las l\u00e1mparas de las luci\u00e9rnagas, los \u00f3rganos en el abdomen de los insectos bioluminiscentes para atraer a sus parejas.\u00a0Los cient\u00edficos identificaron un patr\u00f3n inesperado de escamas irregulares que aumentaban las linternas luz ‘, y se aplica ese conocimiento en dise\u00f1o LED para crear una sobrecapa LED que imita la estructura natural.La capa superior, que aument\u00f3 LED de extracci\u00f3n de luz en un 55 por ciento, se podr\u00eda adaptar f\u00e1cilmente a los dise\u00f1os de diodos existentes para ayudar a los seres humanos iluminar la noche mientras se usa menos energ\u00eda.\u00a0El trabajo se publica en un par de diarios en (OSA), la Sociedad \u00d3ptica de la revista de acceso abierto\u00a0\u00a0Optics Express\u00a0.<\/p>\n
\u00abEl aspecto m\u00e1s importante de este trabajo es que muestra lo mucho que podemos aprender mediante una cuidadosa observaci\u00f3n de la naturaleza\u00bb, dice Annick Bay, un doctorado\u00a0estudiante de la Universidad de Namur en B\u00e9lgica, que estudia las estructuras fot\u00f3nicas naturales, incluyendo las escalas del escarabajo y alas de mariposa.\u00a0Cuando su asesor, Jean Pol Vigneron, visit\u00f3 Centroam\u00e9rica para llevar a cabo el trabajo de campo sobre el escarabajo tortuga de Panam\u00e1 (Charidotella egregia), \u00e9l tambi\u00e9n not\u00f3 nubes de luci\u00e9rnagas parpadeantes y trajo algunos ejemplares al laboratorio para examinar con m\u00e1s detalle.<\/p>\n
Las luci\u00e9rnagas crean luz a trav\u00e9s de una reacci\u00f3n qu\u00edmica que tiene lugar en las c\u00e9lulas especializadas llamadas photocytes.\u00a0La luz es emitida a trav\u00e9s de una parte del exoesqueleto del insecto llama la cut\u00edcula.\u00a0La luz viaja a trav\u00e9s de la cut\u00edcula m\u00e1s lentamente de lo que viaja a trav\u00e9s del aire, y la falta de coincidencia: la proporci\u00f3n de la luz se refleja de nuevo en la linterna, oscurecimiento de la luz.\u00a0La geometr\u00eda de la superficie \u00fanica de cut\u00edculas algunas luci\u00e9rnagas, sin embargo, puede ayudar a minimizar los reflejos internos, es decir, m\u00e1s luz se escapa para llegar a los ojos de potenciales pretendientes luci\u00e9rnaga.<\/p>\n
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En\u00a0\u00a0Optics Express\u00a0\u00a0papeles, Bah\u00eda, Vigneron, y sus colegas describen en primer lugar las estructuras complejas que ve\u00edan cuando examinaron linternas luci\u00e9rnagas y luego presentar c\u00f3mo las mismas caracter\u00edsticas que podr\u00edan mejorar el dise\u00f1o LED.\u00a0Usando microscopios electr\u00f3nicos de barrido, los investigadores identificaron estructuras tales como las costillas a nanoescala y m\u00e1s grandes, las escalas de inadaptados, en las cut\u00edculas de las luci\u00e9rnagas.\u00a0Cuando los investigadores utilizaron simulaciones por ordenador para modelar c\u00f3mo las estructuras afectadas transmisi\u00f3n de luz se encontraron con que los bordes afilados de las escamas irregulares, inadaptados dej\u00f3 escapar la mayor\u00eda de la luz.\u00a0El hallazgo fue confirmado experimentalmente cuando los investigadores observaron los bordes brillando m\u00e1s brillante cuando la cut\u00edcula se iluminaba desde abajo.<\/p>\n
\u00abNos referimos a las estructuras de borde con una forma tejado de la f\u00e1brica\u00bb, dice Bay.\u00a0\u00abLas puntas de las escamas sobresalen y tienen una pendiente inclinada, como un tejado de la f\u00e1brica.\u00bb Los salientes repetir aproximadamente cada 10 micr\u00f3metros, con una altura de aproximadamente 3 micr\u00f3metros.\u00a0\u00abAl principio pensamos peque\u00f1as estructuras a nanoescala ser\u00eda el m\u00e1s importante, pero, sorprendentemente, al final nos encontramos con la estructura que era el m\u00e1s eficaz para mejorar la extracci\u00f3n de luz fue esta estructura de gran escala\u00bb, dice Bay.<\/p>\n
Hechos por el hombre, dispositivos emisores de luz como los LEDs se enfrentan a los mismos problemas internos de reflexi\u00f3n como linternas luci\u00e9rnagas y de la Bah\u00eda y sus colegas pensaron que una f\u00e1brica de techo en forma de recubrimiento podr\u00eda hacer m\u00e1s brillantes LEDs.\u00a0En la segunda\u00a0\u00a0Optics Express\u00a0, que se incluye en la secci\u00f3n de Energ\u00eda Express de la revista, los investigadores describen el m\u00e9todo que se utiliza para crear una sobrecapa de dentado en la parte superior de un nitruro de galio LED est\u00e1ndar.\u00a0Nicolas Andr\u00e9, un investigador postdoctoral en la Universidad de Sherbrooke en Canad\u00e1, deposit\u00f3 una capa de material sensible a la luz en la parte superior de los LEDs y luego se exponen las secciones con un l\u00e1ser para crear el techo triangular de f\u00e1brica perfil.\u00a0Puesto que los LED se hace de un material que se desaceler\u00f3 la luz incluso m\u00e1s de cut\u00edcula las luci\u00e9rnagas, los cient\u00edficos ajustarse las dimensiones de los salientes a una altura y una anchura de 5 micr\u00f3metros para maximizar la extracci\u00f3n de la luz.<\/p>\n
\u00abLo bueno de nuestra t\u00e9cnica es que es un proceso f\u00e1cil y no es necesario crear nuevos LEDs\u00bb, dice Bay.\u00a0\u00abCon unos pocos pasos m\u00e1s podemos abrigo y un patr\u00f3n l\u00e1ser LED existente\u00bb.<\/p>\n
Otros grupos de investigaci\u00f3n han estudiado las estructuras fot\u00f3nicas en luci\u00e9rnagas linternas tambi\u00e9n, e incluso han imitado algunas de las estructuras para mejorar la extracci\u00f3n de luz en los LED, pero su trabajo se centr\u00f3 en las caracter\u00edsticas a nanoescala.\u00a0El revestimiento de techo de la f\u00e1brica que los investigadores probaron lo gr\u00f3 un aumento de la extracci\u00f3n de luz en m\u00e1s del 50 por ciento, un porcentaje significativamente m\u00e1s alto que los enfoques biomimetismo que otros han logrado hasta la fecha.\u00a0Los investigadores especulan que, con modificaciones alcanzables a las t\u00e9cnicas de fabricaci\u00f3n actuales, deber\u00eda ser posible aplicar estas mejoras de dise\u00f1o novedosas para la producci\u00f3n de corriente de LED dentro de los pr\u00f3ximos a\u00f1os.<\/p>\n
Las muestras de luci\u00e9rnaga que sirvieron de inspiraci\u00f3n para el nuevo recubrimiento efectivo LED provinieron del g\u00e9nero\u00a0\u00a0Photuris<\/i>, que se encuentra com\u00fanmente en Am\u00e9rica Latina y los Estados Unidos.\u00a0Bay dice que ha examinado tambi\u00e9n los faroles de una especie particularmente resistente de luci\u00e9rnaga que se encuentran en la isla caribe\u00f1a de Guadalupe que no ten\u00eda la estructura de la cubierta de f\u00e1brica en la capa externa.\u00a0Ella se\u00f1ala que ella y sus colegas contin\u00faan explorando la gran diversidad del mundo natural, la b\u00fasqueda de nuevas fuentes de conocimiento e inspiraci\u00f3n.\u00a0\u00abLos\u00a0\u00a0Photuris\u00a0\u00a0luci\u00e9rnagas son emisores de luz muy eficaces, pero estoy bastante seguro de que hay otras especies que son a\u00fan m\u00e1s eficaz \u00ab, dice Bay.\u00a0\u00abEste trabajo no ha terminado.\u00bb<\/p>\n
Fuente:<\/p>\n